端粒酶-簡(jiǎn)介

細(xì)胞中有種酵素負(fù)責(zé)端粒的延長(zhǎng)，其名為端粒酶。端粒酶的存在，算是把 DNA 克隆機(jī)制的缺陷填補(bǔ)起來(lái)，藉由把端粒修復(fù)延長(zhǎng)，可以讓端粒不會(huì)因細(xì)胞分裂而有所損耗，使得細(xì)胞分裂克隆的次數(shù)增加。端粒酶讓人類(lèi)看到長(zhǎng)生不老的曙光。

端粒酶-定義

端粒酶(Telomerase)，是基本的核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，可將端粒DNA加至真核細(xì)胞染色體末端。端粒在不同物種細(xì)胞中對(duì)于保持染色體穩(wěn)定性和細(xì)胞活性有重要作用，端粒酶能延長(zhǎng)縮短的端粒(縮短的端粒其細(xì)胞復(fù)制能力受限)，從而增強(qiáng)體外細(xì)胞的增殖能力。端粒酶在正常人體組織中的活性被抑制，在腫瘤中被重新激活，端粒酶可

能參與惡性轉(zhuǎn)化。端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、基因組完整、細(xì)胞長(zhǎng)期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能力等方面有重要作用。細(xì)胞中有種酵素負(fù)責(zé)端粒的延長(zhǎng)，其名為端粒酶。端粒酶的存在，算是把 DNA 克隆機(jī)制的缺陷填補(bǔ)起來(lái)，藉由把端粒修復(fù)延長(zhǎng)，可以讓端粒不會(huì)因細(xì)胞分裂而有所損耗，使得細(xì)胞分裂克隆的次數(shù)增加。

但是，在正常人體細(xì)胞中，端粒酶的活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控，只有在造血細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞，這些必須不斷分裂克隆的細(xì)胞之中，才可以偵測(cè)到具有活性的端粒酶。當(dāng)細(xì)胞分化成熟后，必須負(fù)責(zé)身體中各種不同組織的需求，各司其職，于是，端粒酶的活性就會(huì)漸漸的消失對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，本身是否能持續(xù)分裂克隆下去并不重要，而是分化成熟的細(xì)胞將背負(fù)更重大的使命，就是讓組織器官運(yùn)作，使生命延續(xù)，但不是永續(xù)，這種世代交替的輪回即是造物者對(duì)于生命設(shè)計(jì)的巧思。

端粒酶-應(yīng)用

一般認(rèn)為，端粒酶活性的再活化，可以維持端粒的長(zhǎng)度，而延緩細(xì)胞進(jìn)入克隆性的老化，是細(xì)胞朝向不老的關(guān)鍵步驟。在表皮纖維母細(xì)胞中恢復(fù)端粒酶的活性確實(shí)可以延長(zhǎng)細(xì)胞分裂的壽命，使細(xì)胞年輕的周期延長(zhǎng)。此外，在醫(yī)療方面的運(yùn)用，以血管的內(nèi)皮細(xì)胞為例，血管的內(nèi)皮細(xì)胞在血流不斷沖刷流動(dòng)下，損傷極快，個(gè)體年輕時(shí)周?chē)M織可以不斷提供新的細(xì)胞來(lái)修補(bǔ)血管管壁的損傷，一旦個(gè)體年老以后，損傷周?chē)鸁o(wú)法提供新的細(xì)胞來(lái)修補(bǔ)，動(dòng)脈也就逐漸走向硬化的病征。若是周?chē)M織中細(xì)胞的端粒酶被活化，端粒因此而延長(zhǎng)，細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，使得周?chē)M織不斷提供新的細(xì)胞來(lái)填補(bǔ)血管的損傷，因而能夠延緩因血管硬化所造成的衰老表征。就如同尋找端粒酶抑制劑的基本理論，科學(xué)家也正積極地利用相同的策略，同時(shí)找尋端粒酶的活化劑。整體來(lái)說(shuō)，老化和癌癥的發(fā)生機(jī)制要比我們想象中的復(fù)雜，由于它們屬于多重因子所造成的疾病，單一方向的預(yù)防和治療并不足以涵蓋全部的病因，端粒和端粒酶的研究只是探討老化機(jī)制中的一環(huán)而已。

端粒酶讓人類(lèi)看到長(zhǎng)生不老的曙光。

端粒酶-國(guó)內(nèi)相關(guān)研究

端粒

人類(lèi)為什么會(huì)衰老?我國(guó)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家童坦君、張宗玉兩位教授經(jīng)過(guò)10多年的研究，破解了人類(lèi)衰老之謎，得出了人類(lèi)衰老細(xì)胞基因調(diào)控能力減退與特異轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)的結(jié)論。

童坦君、張宗玉夫婦是北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)系教授。他們對(duì)人類(lèi)衰老的研究始于上世紀(jì)80年代，并接受了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目———衰老分子機(jī)理與生物學(xué)年齡指征的研究。今年3月，在全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)、北京大學(xué)副校長(zhǎng)、北大醫(yī)學(xué)部主任韓啟德的倡導(dǎo)和支持下，童坦君、張宗玉夫婦成立了國(guó)內(nèi)首家衰老研究中心。據(jù)童坦君介紹，人類(lèi)衰老的機(jī)理極其復(fù)雜，其學(xué)說(shuō)不下幾十種，如免疫學(xué)說(shuō)、神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)說(shuō)、自由基因?qū)W說(shuō)、蛋白質(zhì)合成差錯(cuò)累積學(xué)說(shuō)等。近年從分子與基因水平上提出的基因調(diào)控學(xué)說(shuō)、DNA損傷修復(fù)學(xué)說(shuō)、線粒體損傷學(xué)說(shuō)以及端區(qū)假說(shuō)已成為國(guó)際研究熱點(diǎn)，這也是童坦君、張宗玉夫婦在人類(lèi)衰老機(jī)理方面研究的成果。在衰老中心簡(jiǎn)陋的辦公室內(nèi)，兩位老人接受了記者的專(zhuān)訪，他們用通俗的語(yǔ)言解釋了人類(lèi)為什么會(huì)衰老?衰老機(jī)理如何?童坦君首先介紹了一個(gè)專(zhuān)業(yè)名詞———端粒(又稱(chēng)端區(qū))，它是細(xì)胞染色體末端的一種用顯微鏡可以見(jiàn)到的呈條狀的物質(zhì)。端粒有長(zhǎng)短，隨年齡增加而越來(lái)越短，端粒的消失，會(huì)使染色體發(fā)生畸變，從而使人類(lèi)細(xì)胞喪失復(fù)制能力，最終導(dǎo)致細(xì)胞衰老。

童坦君說(shuō)，端粒中還存在一種端粒酶，它具有調(diào)控端粒長(zhǎng)短的能力，其活性也隨年齡大小而不同，年輕時(shí)，活性大，較容易延長(zhǎng)端粒，這是年輕人不易顯老的原因。此外，男性端粒長(zhǎng)度縮短略快于女性，這也是男性平均年齡低于女性的原因。

張宗玉說(shuō)，端粒酶的特性讓人們看到了長(zhǎng)生不老的曙光。根據(jù)端區(qū)學(xué)說(shuō)的原理，可否將人類(lèi)體細(xì)胞引入端粒酶使細(xì)胞不斷生長(zhǎng)，從而達(dá)到青春常駐，這是人類(lèi)未來(lái)研究的方向。

端粒酶-端粒DNA功能和端粒酶功能及生物特性

端粒(Telomere)是真核細(xì)胞染色體末端的特殊結(jié)構(gòu).人端粒是由6個(gè)堿基重復(fù)序列(TTAGGG)和結(jié)合蛋白組成。端粒有重要的生物學(xué)功能,可穩(wěn)定染色體的功能,防止染色體DNA降解、末端融合,保護(hù)染色體結(jié)構(gòu)基因,調(diào)節(jié)正常細(xì)胞生長(zhǎng)。

DNA

正常細(xì)胞由于線性DNA復(fù)制5'末端消失,隨體細(xì)胞不斷增殖,端粒逐漸縮短,當(dāng)細(xì)胞端粒縮至一定程度,細(xì)胞停止分裂,處于靜止?fàn)顟B(tài).故有人稱(chēng)端粒為正常細(xì)胞的“分裂鐘” (Mistosis clock) ，端粒長(zhǎng)短和穩(wěn)定性決定了細(xì)胞壽命，并與細(xì)胞衰老和癌變密切相關(guān)。端粒酶(Telomerase)是使端粒延伸的反轉(zhuǎn)錄DNA臺(tái)成酶。是個(gè)由RNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核酸-蛋白復(fù)合物。其RNA組分為模板,蛋白組分具有催化活性,以端粒3'末端為引物,合成端粒重復(fù)序列。端粒酶的活性在真核細(xì)胞中可檢測(cè)到，其功能是合成染色體末端的端粒，使因每次細(xì)胞分裂而逐漸縮短的端粒長(zhǎng)度得以補(bǔ)償，進(jìn)而穩(wěn)定端粒長(zhǎng)度。主要特征是用它自身攜帶的RNA作模板，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。

端粒酶在細(xì)胞中的主要生物學(xué)功能是通過(guò)其逆轉(zhuǎn)錄酶活性復(fù)制和延長(zhǎng)端粒DNA來(lái)穩(wěn)定染色體端粒DNA的長(zhǎng)度.近年有關(guān)端粒酶與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展表明,在腫瘤細(xì)胞中端粒酶還參與了對(duì)腫瘤細(xì)胞的凋亡和基因組穩(wěn)定的調(diào)控過(guò)程.與端粒酶的多重生物學(xué)活性相對(duì)應(yīng),腫瘤細(xì)胞中也存在復(fù)雜的端粒酶調(diào)控網(wǎng)絡(luò).通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用在翻譯后水平對(duì)端粒酶活性及功能進(jìn)行調(diào)控,則是目前研究端粒酶調(diào)控機(jī)制的熱點(diǎn)之一.

端粒酶-端粒和端粒酶的功能附加說(shuō)明以及合成

端粒的存在是為了維持染色體的穩(wěn)定。沒(méi)有端粒,則末端暴露，易被外切酶水解。而報(bào)道說(shuō)端粒與生命長(zhǎng)短有關(guān)，這只是個(gè)說(shuō)法，還沒(méi)成定論。 端粒不是用DNA聚合酶來(lái)合成的，是用端粒酶來(lái)合成的。端粒酶中含有RNA模板，用來(lái)合成端粒。

端粒酶-端粒學(xué)假說(shuō)及研究

解決端粒酶問(wèn)題人就可以長(zhǎng)生嗎?

衰老機(jī)制(鏈接)首先要明確的問(wèn)題就是人為什么會(huì)死亡，只有對(duì)這個(gè)過(guò)程的機(jī)制了解的足夠透徹，做到永生并非不可能。關(guān)于人衰老和死亡的機(jī)制，我知道的有幾種，比如體內(nèi)自由基清除與生成機(jī)制失衡，導(dǎo)致有害自由基日積月累，并進(jìn)而破壞細(xì)胞器，線粒體已被證實(shí)參與了這一過(guò)程。

你所提出的端粒酶也是其中一種解釋。由于正常人細(xì)胞沒(méi)有端粒酶，無(wú)法修復(fù)DNA復(fù)制所造成的DNA縮短的問(wèn)題，因此隨著細(xì)胞復(fù)制次數(shù)的增多，DNA短到一定程度，可能就觸發(fā)了死亡機(jī)制，或者死亡是一個(gè)漸近的過(guò)程。

目前關(guān)于細(xì)胞衰老分子機(jī)制的主流假說(shuō)

其中一個(gè)就是端粒酶。但是98年就證明了二倍體敘利亞倉(cāng)樹(shù)胚細(xì)胞在復(fù)制分裂的各階段始終表達(dá)端粒酶，但是仍然衰老。而剔除端粒酶基因的小鼠尚未觀測(cè)到相應(yīng)的表型的變化。所以端粒鐘學(xué)說(shuō)并不完全正確。

1、氧化性損傷。來(lái)自自由基的積累。

2、RDNA。染色體復(fù)制時(shí)可能出現(xiàn)錯(cuò)配膨起染色體外RDNA環(huán)，叫ERC。它的積累導(dǎo)致細(xì)胞衰老，并伴隨核仁的裂解。

3、沉默信息調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物。它可以阻止它所在位點(diǎn)的DNA轉(zhuǎn)錄。

4、SGS1基因和WRN基因。這是兩個(gè)同源的基因，對(duì)于保證細(xì)胞正常生命周期是必須的，但是容易突變導(dǎo)致早老癥。

5、發(fā)育程序。

6、線粒體DNA。隨著時(shí)間的推移，線粒體DNA的突變是相當(dāng)顯著的。

7、生命是最最神奇的魔法。細(xì)胞里的行動(dòng)是復(fù)雜而精確的，往往是外來(lái)刺激導(dǎo)致蛋白質(zhì)磷酸化，一級(jí)一級(jí)地傳遞，激活一定基因，開(kāi)始轉(zhuǎn)錄翻譯出平時(shí)不存在的蛋白質(zhì)，這蛋白質(zhì)再引起接下來(lái)的一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)。要推翻自然的規(guī)律，解決一個(gè)酶的問(wèn)題，無(wú)異于杯水車(chē)薪。

可是即使假設(shè)人體具有了端粒酶，長(zhǎng)生也是個(gè)值得打上問(wèn)號(hào)的問(wèn)題。因?yàn)槎肆Ｃ竷H僅解決了復(fù)制長(zhǎng)度的問(wèn)題，并不能解決DNA復(fù)制時(shí)的變異問(wèn)題，當(dāng)然這有專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)。可是這也說(shuō)明，長(zhǎng)生并非如想像中那么簡(jiǎn)單，不單單一個(gè)端粒酶就能解決。

端粒酶-開(kāi)法應(yīng)用的艱辛歷程

發(fā)現(xiàn)端粒

染色體末端的端粒

端粒是染色體末端的一段DNA片段。排在線上的DNA決定人體性狀，它們決定人頭發(fā)的直與曲，眼睛的藍(lán)與黑，人的高與矮等等，甚至性格的暴躁和溫和。其實(shí)端粒也是DNA，只不過(guò)端粒是染色體頭部和尾部重復(fù)的DNA。把端粒當(dāng)作一件絨線衫，袖口脫落的線段，絨線衫像是結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的DNA。細(xì)胞學(xué)家從來(lái)不對(duì)染色體棒尾巴拖出的DNA感興趣。他們把注意力聚集在46條染色的基因圖上面，而且把繪制的人類(lèi)基因組草圖的事大聲喧嘩。

1990年起Calvin Harley把端粒與人體衰老掛上了鉤。他講了三點(diǎn)，將它記錄如下:

第一、細(xì)胞愈老，其端粒長(zhǎng)度愈短;細(xì)胞愈年輕，端粒愈長(zhǎng)，端粒與細(xì)胞老化有關(guān)系。衰老細(xì)胞中的一些端粒丟失了大部分端粒重復(fù)序列。當(dāng)細(xì)胞端粒的功能受損時(shí)，出現(xiàn)衰老而當(dāng)端?？s短至關(guān)鍵長(zhǎng)度后，衰老加速，臨近死亡。

第二、正常細(xì)胞端粒較短。細(xì)胞分裂會(huì)使端粒變短，分裂一次，縮短一點(diǎn)，就像磨損鐵桿一樣，如果磨損得只剩下一個(gè)殘根時(shí)，細(xì)胞就接近衰老。細(xì)胞分裂一次其端粒的DNA丟失約30-200bp(堿基對(duì))，鼠和人的一些細(xì)胞一般有大約10000bp。

第三、研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中存在一種酶，它合成端粒。端粒的長(zhǎng)短，是由酶決定的。細(xì)胞內(nèi)酶多酶少可預(yù)測(cè)端粒的長(zhǎng)短。正常人體細(xì)胞中檢測(cè)不到端粒酶。一些良性病變細(xì)胞，體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中也測(cè)不到端粒酶活性。但在生殖細(xì)胞睪丸、卵巢、胎盤(pán)及胎兒細(xì)胞中此酶為陽(yáng)性。令人注目的發(fā)現(xiàn)是，惡性腫瘤細(xì)胞具有高活性的端粒酶，端粒酶陽(yáng)性的腫瘤有卵巢癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌等等。人類(lèi)腫瘤中廣泛地存在著較高的端粒酶活性。這樣一來(lái)，我們又發(fā)現(xiàn)了一種腫瘤細(xì)胞的特異物質(zhì)。

尋找衰老鐘的故事

人體是由細(xì)胞組成的，人有衰老，細(xì)胞是否也有衰老呢?這就像一座大廈，它的壽命很大程度上與組成它的磚塊有關(guān)。細(xì)胞是有壽命的，這是細(xì)胞學(xué)家海弗列克(Hayflick)在四十年前發(fā)現(xiàn)的，他培養(yǎng)人體的成纖維細(xì)胞，一代又一代。但是在營(yíng)養(yǎng)充分供給的情況下，細(xì)胞分裂到50代左右就停止活動(dòng)了，真正地進(jìn)入衰老期，這一發(fā)現(xiàn)似乎告訴人們?cè)诩?xì)胞內(nèi)有一口衰老鐘，這限定了細(xì)胞分裂的次數(shù)，也就限定了生物的壽命。因?yàn)楦邏凵锸怯梢粋€(gè)受精卵細(xì)胞分裂而形成的，它一分為二、二分為四、以此類(lèi)推的增殖，組成胎兒，再分裂而成青年。如果細(xì)胞不能再分裂了，那么個(gè)體就出現(xiàn)衰老現(xiàn)象。

充滿希望的抗老之路

直至今日，還不敢講，科學(xué)家已經(jīng)找準(zhǔn)了衰老的真正起因，然而端粒功能的發(fā)現(xiàn)的確是為我們開(kāi)拓了一條新的抗衰之路。端粒的縮短，引起衰老。如果端粒長(zhǎng)度得不到維持，細(xì)胞停止分裂或者死亡。在某種情況下，瀕臨衰亡的細(xì)胞愈變成永生細(xì)胞，即癌細(xì)胞。

端粒酶的發(fā)現(xiàn)使正常細(xì)胞，衰老和癌化這些苦惱千年的難題有了一個(gè)符合邏輯的解釋。簡(jiǎn)單地說(shuō)，把端粒酶注入衰老細(xì)胞中，延長(zhǎng)端粒長(zhǎng)度，使細(xì)胞年輕化，這是可能的，科學(xué)家們對(duì)此寄托了厚望。將來(lái)醫(yī)生給老人注射類(lèi)似端粒酶的制劑，延長(zhǎng)老者的端粒長(zhǎng)度，達(dá)到返老還童的目的。

有學(xué)者提出，端粒酶的抑制劑可作為治療癌癥的藥物。因?yàn)橹挥性诎┘?xì)胞中存在端粒酶，如果將該酶排光那么癌細(xì)胞似乎不會(huì)繁殖了。當(dāng)然其中有不少需克服的困難。

當(dāng)今衰老研究的新進(jìn)展——端粒，那么到底用什么方法能獲得延緩衰老的效果?

首先降低身體的新陳代謝速率，少吃少飲。如一盞油燈，火焰小，點(diǎn)得長(zhǎng)，火焰大，點(diǎn)得短。這與Hayflick限度和端粒長(zhǎng)度均有關(guān)聯(lián)。代謝率高，細(xì)胞分裂次數(shù)增多，端?？s短，壽命也短了。

其次，用藥物刺激體內(nèi)的干細(xì)胞(一種保持潛能的細(xì)胞)，彌補(bǔ)衰老損耗細(xì)胞。威斯康辛大學(xué)首創(chuàng)的生長(zhǎng)激素注射法，對(duì)調(diào)動(dòng)干細(xì)胞，延緩老化是有一定作用的。還未見(jiàn)到生長(zhǎng)激素與端粒關(guān)系的研究報(bào)告，但生長(zhǎng)激素的抗老效果是比較肯定的。端粒酶抗衰老，目前只具理論價(jià)值。連動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都很少。早在三十年代，遺傳學(xué)家Mullert發(fā)現(xiàn)染色體末端結(jié)構(gòu)對(duì)保持染色體的穩(wěn)定十分重要，并定名為(telonereTLM).1978年Blackburn和Gall首先在四膜蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了端粒結(jié)構(gòu).端粒是由端粒DNA和端粒蛋白質(zhì)組成。他們發(fā)現(xiàn)這種rDNA每條鏈的末端均含有大量的重復(fù)片段.后來(lái)發(fā)現(xiàn)真核生物絕大多數(shù)DNA末端都是由特定的基本序列單元即端粒序列大量重復(fù)而構(gòu)成的.對(duì)于一個(gè)給定的真核生物物種，它一定具有特征性的端粒DNA序列。

特殊結(jié)構(gòu)

端粒是染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，它是由許多簡(jiǎn)單短重復(fù)序列和端粒結(jié)合蛋白(telomere end -binding protein ,TEBP) 組成.在正常人體細(xì)胞中，可隨著細(xì)胞分裂而逐漸縮短.端粒是細(xì)胞必需的遺傳組分，因?yàn)樗軌虮Ｗo(hù)和補(bǔ)償染色體末端遺傳信息的丟失,保護(hù)它不會(huì)被核酸酶識(shí)別而免遭降解.但是在復(fù)制過(guò)程中，端粒也因?yàn)閺?fù)制機(jī)制的缺欠或者其他原因會(huì)緩慢地丟失.在新細(xì)胞中，細(xì)胞每分裂一次，染色體頂端的端粒就縮短一次(細(xì)胞分裂一次其端粒的DNA丟失約30～200bp)，當(dāng)端粒不能再縮短時(shí)，細(xì)胞就無(wú)法繼續(xù)分裂了.進(jìn)一步的研究表明,衰老細(xì)胞中的一些端粒丟失了大部分端粒重復(fù)序列,1990年凱文.哈里(Calvin Harley)發(fā)現(xiàn)不同年齡的人的體細(xì)胞的壽命明顯不同，其端粒的長(zhǎng)度也不相同。是隨著年齡的增長(zhǎng)而縮短.細(xì)胞愈老，其端粒長(zhǎng)度愈短;細(xì)胞愈年輕，端粒愈長(zhǎng)，端粒與細(xì)胞老化有關(guān)系,因此原因用端粒闡述了新的人體衰老機(jī)制.另外,端粒的丟失還與很多病因有關(guān).Maria Blasco and PieroAnversa的研究探討了端粒在一些心血管病理狀態(tài)中端粒功能失調(diào)的影響.Maria Blasco and Piero Anversa構(gòu)建了在第二代G2和第5代G5端粒RNA缺失的轉(zhuǎn)基因小鼠(Terc-/-)。研究者對(duì)G5(Terc-/-)小鼠的心肌細(xì)胞進(jìn)行原位定量熒光雜交分析，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞具有比G2(Terc-/-)小鼠更短的端粒，G2(Terc-/-)小鼠心肌細(xì)胞的端粒也比野生型細(xì)胞的端粒要短。在1996年3月15日的《歐洲分子生物學(xué)組織雜志》上，達(dá)拉斯UT西南醫(yī)學(xué)中心Shay博士和Wright博士報(bào)道了通過(guò)控制端粒長(zhǎng)度而改變?nèi)祟?lèi)細(xì)胞壽命的研究結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)增加端粒長(zhǎng)度，能夠延長(zhǎng)細(xì)胞雜交系的壽命。但是,要提的是,端粒的減少是否導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化這個(gè)問(wèn)題也待進(jìn)一步的研究.

催化酶

研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中存在一種酶，它合成端粒。端粒的復(fù)制不能由經(jīng)典的DNA聚合酶催化進(jìn)行，而是由一種特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶——端粒酶完成。端粒酶是以RNA 為模板合成DNA 的酶端粒酶是一種核糖核蛋白, 由RNA 和蛋白質(zhì)構(gòu)成。其RNA 組分是端粒序列合成的模板。不同生物的端粒酶, 其RNA 模板不同, 其合成的端粒序列也不同。對(duì)端粒酶的RNA 進(jìn)行誘變; 可在體內(nèi)合成出與突變RNA 序列相對(duì)應(yīng)的新端粒序列, 證明了RNA 的模板功能。端粒酶合成端粒的DNA片段TTAGGG，其基因定位于人類(lèi)染色體的3q .26.3上.正常人體細(xì)胞中檢測(cè)不到端粒酶。一些良性病變細(xì)胞，體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中也測(cè)不到端粒酶活性。但在生殖細(xì)胞、睪丸、卵巢、胎盤(pán)及胎兒細(xì)胞中此酶為陽(yáng)性,研究表明這也是科學(xué)家由此又開(kāi)始研究精子和癌細(xì)胞內(nèi)的染色體端粒是如何長(zhǎng)時(shí)間不被縮短的原因.

值得注意的是，惡性腫瘤細(xì)胞具有高活性的端粒酶(它能維持癌細(xì)胞端粒的長(zhǎng)度，使其無(wú)限制擴(kuò)增.關(guān)于癌細(xì)胞如何獲得永生,1991年Ha rley提出端粒-端粒酶假說(shuō).認(rèn)為正常細(xì)胞衰亡要經(jīng)過(guò)第一致死期M1期(MortalityStage1)和第二期M2期(MortalityStage2)兩個(gè)階段。即在細(xì)胞有絲分裂的過(guò)程中端粒DNA不斷丟失而使端?？s短，當(dāng)端?？s短到一定長(zhǎng)度(2kb～4kb)時(shí)，染色體的穩(wěn)定性遭到破壞，細(xì)胞出現(xiàn)衰老的表現(xiàn)，細(xì)胞進(jìn)入第一致死期M1期。此時(shí)細(xì)胞不再分裂，而是退出細(xì)胞周期而老化并死亡。如果此時(shí)細(xì)胞已被病毒轉(zhuǎn)染(SV40，HPV)，癌基因激活或抑癌基因(P53，Rb)失活，細(xì)胞便可越過(guò)M1期，繼續(xù)分裂20-30次，端粒繼續(xù)短縮，最終進(jìn)入第二致死期M2期。多數(shù)細(xì)胞由于端粒太短而失去功能并死亡，只有少數(shù)細(xì)胞的端粒細(xì)胞的端粒酶被激活，修復(fù)和維持端粒的長(zhǎng)度，使細(xì)胞逃避M2期，而獲得永生.),這也是當(dāng)代科研領(lǐng)域的熱門(mén)研究話題.1995年Hiyama等人[8]在對(duì)100例成纖維神經(jīng)細(xì)胞瘤的研究中證實(shí)，有端粒酶活性表達(dá)的腫瘤組織占94%，端粒酶活性越高的組織越容易伴有其它遺傳學(xué)變化，并且預(yù)后不良;而低端粒酶活性的腫瘤組織中未見(jiàn)有相應(yīng)的變化且都預(yù)后良好，甚至有3處于IVS階段的無(wú)端粒酶活性的病例竟出現(xiàn)了腫瘤消退的現(xiàn)象。這似乎說(shuō)明端粒酶同癌癥之間存在著相關(guān)性，但是否因果關(guān)系，還很難定論.

端粒DNA

端粒DNA包括非特異性DNA和由高度重復(fù)序列組成的特異DNA序列.通常是由富含鳥(niǎo)嘌呤核苷酸(G)的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，伸展到染色體的3'端.人工合成四膜蟲(chóng)端粒的重復(fù)DNA片段(TTGGGG)4端.人和小鼠的端粒DNA重序列為T(mén)TGGG.人類(lèi)端粒的長(zhǎng)度約為15Kb堿基。由于dsDNA存在末端復(fù)制問(wèn)題，故 細(xì)胞 每分裂一次約丟失一個(gè)崗崎片斷長(zhǎng)度的DNA，即25～100對(duì)堿基.端粒酶將自身RNA模板合成的DNA重復(fù)序列加在后隨鏈親鏈的3’端，然后再以延長(zhǎng)了的親鏈為模板，由DNA聚合酶合成子鏈,但是由于復(fù)制機(jī)制的不完整性(或者這不完整性是進(jìn)化保留的?由此機(jī)制來(lái)保證細(xì)胞的定期衰老和死亡?).端粒還是以一定的速度丟失.端粒酶是一種核蛋白(RNP)主要由RNA和蛋白質(zhì)組成。端粒酶是端粒復(fù)制所必須的一種特殊的DNA聚合酶.目前不少生物的端粒酶RNA已被克隆，但不同種屬之間的核苷酸序列差別很大。四膜蟲(chóng)的端粒酶RNA模式板長(zhǎng)160~200個(gè)核苷酸，編碼1.5拷貝的端粒重復(fù)序列。其43~51位序列為CAACCCCAA剛好編碼一個(gè)GGGGTT。鼠同人的端粒酶RNA基因有65%的相同，模板為 8-9個(gè)核苷酸序列，人的端粒酶RNA(hTR)由450個(gè)核苷酸組。模板區(qū)為CUAACCCUAAC(5’-3’向.Shippen-Lentz(1990年)克隆了游仆蟲(chóng)屬的端粒酶RNA序列，其中包括5`-CAAAACCCCAAA-3`模板序列。該模板亦與基端粒重復(fù)序列(TTTTGGGG)n以堿基互補(bǔ)方式合成RNA序列。研究還認(rèn)為，端粒酶RNA中的模板每次與1.5(TTTTGGGG)重復(fù)序列互補(bǔ)，然后通過(guò)模板的滑動(dòng)，再進(jìn)行下一次合成。

端粒結(jié)合蛋白質(zhì)

在端粒結(jié)合蛋白質(zhì)方面，早在1986年Gottschling等即已鑒定了尖毛蟲(chóng)屬(Oxytricha)的相對(duì)分子質(zhì)量為55000和26000的端粒結(jié)事蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)特異識(shí)識(shí)和結(jié)合尖毛蟲(chóng)屬的大核白質(zhì)PAP1(repressor activator protein1)是參與端粒長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的一個(gè)必須因子，一個(gè)RAP1分子平均與18個(gè)端粒DNA序列結(jié)全，負(fù)反饋調(diào)節(jié)端粒長(zhǎng)度。在克隆鑒定了酵母等的端粒酶蛋白質(zhì)部分的催化亞基的編碼基因后，人端粒酶蛋白質(zhì)部分的催化亞基編碼基因也已經(jīng)被克隆鑒定，命名為hTERT(human Telomerase Reverse Transcriptase)基因。該基因含有一個(gè)端粒酶特異基序(telomerase-specific motif),翻譯48個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)序列。hTR和hTERT基因的對(duì)照表達(dá)研究顯示，hTR基因可在增殖力強(qiáng)制胎兒細(xì)胞---非永生化的(mortal)細(xì)胞中表達(dá)，而hTERT基因僅在腫瘤細(xì)胞---永生化的(immortal)細(xì)胞中表達(dá)。因此，hTERT基因更顯示出腫瘤特異的診斷和治療潛在應(yīng)用價(jià)值。

另外,人乳頭狀病毒( HPV) 能引發(fā)人的子宮頸癌。HPV 病毒基因組中的癌基因E6 , 在腫瘤發(fā)生中起要作用,它是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以激活端粒酶的癌基因。該基因的表達(dá)產(chǎn)物,能在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)MYC 的表達(dá),隨后再由MYC 激活端粒酶。最近又發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)的雌激素(estrogen) ,能與TERT 基因啟動(dòng)子區(qū)-2677 位的一個(gè)不完全回文結(jié)構(gòu)結(jié)合,直接調(diào)節(jié)TERT 基因活性。另外雌二醇也可通過(guò)激活myc 基因的表達(dá),間接促進(jìn)TERT 基因的表達(dá),提高端粒酶的活性。

端粒酶-最新研究

杰克·紹斯塔克

卡蘿爾·格雷德

瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院10月5日宣布，將2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家伊麗莎白·布萊克本、卡蘿爾·格雷德和杰克·紹斯塔克，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體的”。最近的比較研究發(fā)現(xiàn)很多端粒蛋白結(jié)構(gòu)很相似,功能也很接近.總而言之,隨著研究的不斷深入,端粒結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)與端粒序列結(jié)合的特性和功能將逐漸被發(fā)現(xiàn)闡明。羅林斯卡醫(yī)學(xué)院發(fā)布的新聞公報(bào)說(shuō)，這三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)“解決了一個(gè)生物學(xué)的重要課題，即染色體在細(xì)胞分裂的過(guò)程中是怎樣實(shí)現(xiàn)完全復(fù)制的，同時(shí)還能受到保護(hù)不至于發(fā)生降解。”

伊麗莎白·布萊克本

但是，在正常人體細(xì)胞中，端粒酶的活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控，只有在造血細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞，這些必須不斷分裂克隆的細(xì)胞之中，才可以偵測(cè)到具有活性的端粒酶。當(dāng)細(xì)胞分化成熟后，必須負(fù)責(zé)身體中各種不同組織的需求，各司其職，于是，端粒酶的活性就會(huì)漸漸的消失對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，本身是否能持續(xù)分裂克隆下去并不重要，而是分化成熟的細(xì)胞將背負(fù)更重大的使命，就是讓組織器官運(yùn)作，使生命延續(xù)，但不是永續(xù)，這種世代交替的輪回即是造物者對(duì)于生命設(shè)計(jì)的巧思。