胶质瘤细胞端粒酶活性的研究进展

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv bnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqw ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop asdfghjklzxcvbnrtyuiopasdfghjklzxcv bnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq端粒和端粒酶与肿瘤 发生的研究进展 学 院 ：生命科学学院专 业 ：生物工程 姓 名 ： 指导老师：关键词端粒酶;端粒酶抑制剂;肿瘤治疗在诸多探索中，肿瘤细胞永生化的“端粒 端粒酶学说”已为越来越多的研究结果所证实。

已有的研究表明，80%～90%的恶性肿瘤中均有端粒酶的活性表达，而大多数体细胞无端粒酶的活性，由此可见端粒酶的激活在细胞永生化及肿瘤的形成中具有十分重要的作用。

近年来端粒酶抑制剂的研究和开发为肿瘤治疗提供了新的思路，并有可能成为肿瘤治疗的突破。

第18卷第1期2018年3月应用技术学报JOURNAL OF TECHNOLOGYV0I.I8N0.IMar. 2018文章编号 $096-3424(2018)01-0001-13D O I：10. 3969/j.issn.2096-3424. 2018. 01. 001端粒酶活性检测研究进展郑婷婷，冯恩铎，田阳(华东师范大学化学与分子工程学院，上海200241)摘要：端粒酶是细胞内常见的一种逆转录酶，其功能在于维持细胞内染色体末端端粒的长度。

端粒酶活性的异常升高通常与肿瘤细胞的产生以及生长相关。

端粒酶的活性已经成为了癌症诊疗领域中非常重要的生物标志物。

因此，对于端粒酶活性准确且高效的定量分析检测方案是当今分析科学，临床医学等相关学科领域研究的重点之一。

随着分析测试技术的发展，提出了一系列具有超高性能的端粒酶活性检测方案。

总结了近5年来端粒酶活性检测方案的发展全貌并且预估了端粒酶活性检测的未来发展方向。

关键词：端粒酶；活性检测；电化学分析；荧光分析；拉曼分析；在体分析；研究进展中图分类号：O 657 文献标志码：AProgress in the Analysis of Telomerase ActivityZHENG Tingling，FENGEnduo，TIAN Yang(School of C hem istry and M olecular E ngineering，East China N orm al U n iv e rs ity，Shanghai 200241，China)Abstract：Telomerase is a common type of reverse transcriptase in ce lls，w hich plays an im p orta m aintaining the length of telom eres at the ends of chromosomes.There is always a tig h t relationshipbetween the g ro w th of tu m o r cells and the high expression of telomerase a c tiv ity.Telomerase a c tiv ity hasbeen a very im p o rta n t biom arker in the fie ld of cancer diagnosis and trea tm en t.e fficient quantitative analysis of telomerase a c tiv ity is one of the key points in the fie ld of analyticalscience，clinical medicine and other related disciplines.A series of novel telomerase a c tiv ity detectionmethods w ith very good analytical performance have been proposed w ith the development of testing technology.T h is article summarizes telomerase a c tiv ity detection scheme in the recent five yearsand we also forecast the fu tu re developm ent direction of telomerase a c tiv ity detection.Key words：telom erase；a c tiv ity detection；electrochemical analysis;fluorescence analysis;Ramananalysis；in-vivo analysis；research progress端粒是一段具有重复序列（T T A G G G)的D N A裂过程中，染色体的复制会导致端粒的不断缩短[3]。

端粒酶的起源、调控及与肿瘤关系的研究进展潘海乐综述　段德生审校(白求恩医科大学第三临床医学院,吉林长春130021) 【摘要】端粒酶的激活与恶性肿瘤发生发展之间存在着密切的关系。

有效地抑制端粒酶活性有可能导致肿瘤治疗方面的重大突破。

有关端粒酶自身起源及结构的深入研究有助于这一问题的解决。

本文对端粒酶的起源、组分、功能调控研究方面的最新进展进行了综述,并将端粒酶与肿瘤的关系予以总结和展望。

【关键词】　端粒;　端粒酶;　肿瘤中图分类号　R7301231 文献标识码:A 文章编号:100723639(2000)022*******Origin and regulation of telomerase and its correlation with carcinom a P AN Hai 2le ,DUAN De 2sheng.(The third clinical hospital o f Norman Berthune Univer sity o f Medical Science ,Jilin Changchun 130012,China )【Abstract 】:T elomerase ,a ribonucleoprotein enzyme ,is a key com ponent in maintaining the development of malignant tu 2m or andeffective deregulation of the telomerase activity in tom or cells may lead to the final overcoming of malignant tum ors.The latest research results on origin ,structure and regulation to telomerase were introduced in the article and the possible correlation of these discoverys with tum or menioned at the same time.【K ey w ords 】　telomere ;　telomerase ;　tum or第一作者简介:潘海乐(1970年出生),男,主治医师,博士。

端粒与端粒酶的研究进展【摘要】研究显示，端粒酶活性被激活，可维护端粒的长度，细胞将会延缓衰老，避免癌变。

此外，端粒酶的发现还在理论上丰富和发展了分子肿瘤学，据研究显示90％的人体肿瘤与端粒酶相关，若我们通过端粒酶活性的检测，提前预知肿瘤的发生，从而提前预防和治疗，或者若我们能使癌细胞中的端粒酶再度“休眠”，恶性肿瘤就会停止生长，以此来治疗癌症。

【关键字】端粒端粒酶肿瘤癌症衰老染色体1.端粒和端粒酶的概述2009年，美国的三位科学家Elizabeth H·Blackburn、Carol W·Greider和Jack W·Szostak发表了题为“端粒和端粒酶是如何保护染色体的”而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。

也是从这一重大研究成果开始，端粒和端粒酶的研究为人类衰老和肿瘤带来了福音。

端粒是真核细胞染色体末端的帽子样的结构，它具有稳定染色体末端结构，防止染色体DNA降解和末端融合，保护染色体结构基因，调节正常细胞生长等作用。

同种生物不同组织的细胞，甚至相同组织的不同细胞由于处于不同的生命时相，端粒的长度也不一样。

由此可发现端粒的长度跟细胞的寿命、衰老与死亡有密切关系，所以端粒的长度被称为“生命时钟”【1】。

端粒酶(telomerase)是一种以自身RNA为模板，将端粒DNA合成至染色体的核糖核蛋白复合物(ribonucleoprotein，RNP)。

端粒长度的维持需要端粒酶的激活。

所以端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。

端粒酶的活性存在于人的生殖细胞、肿瘤细胞、永生化细胞系和再生性组织中，一般情况下酶的活性处于抑制状态，只有当端粒体受到损伤的时候，端粒酶才被激活。

由于端粒和端粒酶对肿瘤和癌症的发生有很大关系，所以近年来，端粒和端粒酶的研究也比较多，且主要是在妇产科学、基础医学、心血管疾病、泌尿科学、外科学等方面，其中端粒酶与肿瘤形成关系的研究占总文献比例最大【2】。

端粒端粒酶研究进展端粒是染色体末端的一段DNA序列，它起到保护染色体稳定性和完整性的作用。

然而，由于染色体在每次细胞分裂时会缩短一段，当端粒长度过短时，染色体会发生异常，并最终导致细胞老化和死亡。

端粒酶则是一种重要的酶，它能够补充并保持端粒的长度稳定。

近年来，对于端粒和端粒酶的研究取得了许多重要的进展。

首先，科学家们对于端粒和端粒酶的结构和功能进行了深入的研究。

端粒由重复的TTAGGG序列组成，这些序列会通过端粒酶的作用被补充。

端粒酶主要由两个亚基组成：一个叫做端粒酶反转录酶TERT，另外一个则是端粒酶RNA（TERC）。

TERT具有酶的活性，而TERC则是TERT的模板，用于合成新的端粒DNA。

端粒酶通过不断循环地合成新的端粒DNA来补充端粒的长度，从而延长染色体的寿命。

其次，研究表明端粒和端粒酶在癌症中具有重要的作用。

在正常细胞中，端粒的长度会随着细胞的分裂而缩短，从而限制了细胞的生命周期。

然而，在肿瘤细胞中，端粒酶的活性会显著增加，导致细胞端粒的长度不断维持，并且细胞可以无限制地分裂。

这种增强的端粒酶活性对于肿瘤细胞的免疫逃逸、增殖和转移等方面起着重要的作用。

因此，端粒酶已成为癌症治疗的一个重要靶点，研究人员已经开始开发端粒酶抑制剂，以抑制肿瘤的生长和扩散。

此外，最近的研究发现，端粒和端粒酶在衰老过程中也发挥了重要的作用。

随着年龄的增长，端粒长度会逐渐缩短，从而引发细胞衰老和组织功能下降。

研究人员尝试通过增强端粒酶的活性来抑制细胞衰老，以延长寿命和改善老年病的发生率。

实验证据显示，通过增加端粒酶的表达或给予端粒酶活性的药物可以有效地抑制细胞衰老。

这些发现为老年病的治疗和延长寿命提供了新的研究方向。

总之，端粒和端粒酶在细胞衰老、癌症等疾病方面的研究进展迅速。

研究人员们对于端粒和端粒酶的结构和功能有了更深入的了解，并且逐渐揭示了它们在疾病中的重要作用。

未来的研究将继续深入探究端粒和端粒酶的调控机制，并开发出更具针对性的治疗手段，为人类健康的维护做出更大的贡献。

端粒、端粒酶与肿瘤端粒(即染色体末端)的发现已有很长的历史，但对其结构、功能、合成及其重要意义的认识，近年来有了很大进展。

本文就端粒、端粒酶的研究进展以及他们与肿瘤的关系综述如下。

一、端粒(一)端粒的结构端粒是位于染色体3′末端的一段富含G的DNA重复序列，端粒和端粒结合蛋白组成核蛋白复合物，广泛存在于真核生物细胞中，具有特殊的功能。

不同种类细胞的端粒重复单位不同，大多数长5～8bp，由这些重复单位组成的端粒，突出于其互补链12～16个核苷酸内［1］。

人类端粒由5′TTAGGG3′的重复单位构成，长度在5～15kb范围［1，2］。

与端粒特异性结合的是端粒结合蛋白，迄今为止，只在少数生物中确定了端粒结合蛋白的结构及表达基因，然而端粒结构与功能的保守性说明，这些端粒结合蛋白的特性可能普遍适用于其他真核生物。

hng等［3］在人类细胞中发现了一种端粒结合蛋白，但人类染色体末端的DNA-蛋白复合体的结构还不清楚。

(二)端粒的功能端粒高度的保守性说明，端粒具有非常重要的作用。

其主要功能包括：1.保护染色体末端：真核生物的端粒DNA-蛋白复合物，如帽子一般，保护染色体末端免于被化学修饰或被核酶降解，同时可能还有防止端粒酶对端粒进行进一步延伸的作用［1］。

改变端粒酶的模板序列将导致端粒的改变，从而诱导细胞衰老和死亡［4］。

2.防止染色体复制时末端丧失：细胞分裂、染色体进行半保存复制时，存在染色体末端丧失的问题［5］。

随着细胞的不断分裂，DNA丧失过多，将导致染色体断端彼此发生融合，形成双中心染色体、环状染色体或其他不稳定形式。

端粒的存在可以起到缓冲保护的作用，从而防止染色体在复制过程中发生丧失或形成不稳定结构［1］。

3.决定细胞的寿命：染色体复制的上述特点决定了细胞分裂的次数是有限的，端粒的长度决定了细胞的寿命，故而被称为“生命的时钟〞［6］。

4.固定染色体位置：染色体的末端位于细胞核边缘，人类端粒DNA和核基质中的蛋白相互作用，以′TTAGGG′结构附着于细胞核基质(包括nulearenvelpe和internalprtEin)［3］。

生物化学与生物物理进展PROGRESS IN BIOCHEMISTRY ANDBIOPHYSICS1999年 第26卷 第5期 Vol.26 No.5 1999端粒及端粒酶的研究进展任建国　周军　戴尧仁摘要　端粒是染色体末端独特的蛋白质-DNA结构，在保护染色体的完整性和维持细胞的复制能力方面起着重要的作用.端粒酶则是由RNA和蛋白质亚基组成的、能够延长端粒的一种特殊反转录酶.端粒长度和端粒酶活性的变化与细胞衰老和癌变密切相关.端粒结合蛋白可能通过调节端粒酶的活性来调节端粒长度，进而控制细胞的衰老、永生化和癌变.研制端粒酶的专一性抑制剂在肿瘤治疗方面有着广阔的前景.关键词　端粒，端粒酶，衰老，永生化，癌变学科分类号　Q50Progress in the Studies of Telomere and Telomerase.REN Jian-Guo, ZHOU Jun, DAI Yao-Ren(Department of Biological Science and Biotechnology, Tsinghua University, Beijing 100084,China).Abstract　Telomeres are unique DNA-protein complexes at the terminals of chromosomes that play a critical role in protecting chromosomal integrity and in maintaining cellular replicative potential. Telomerase is a specialized reverse transcriptase, composed of both RNA and protein subunits, that elongates telomeric repeats. The changes in telomere length and telomerase activity are closely linked to cell aging and carcinogenesis. Telomere binding-protein may regulate telomere length by regulating telomerase activity, and then control cell aging, immortalization and carcinogenesis.The development of specific telomerase inhibitors will have broad prospect in the aspect of tumor therapy.Key words　telomere, telomerase, aging, immortalization,carcinogenesis 近年来，有关端粒及端粒酶的研究异常活跃，许多新的结构和功能的发现使之成为生物学和医学关注的热点.本文拟对端粒及端粒酶的最新进展予以阐述.1　端粒(telomere)　端粒是真核细胞内染色体末端的蛋白质-DNA结构，其功能是完成染色体末端的复制，防止染色体免遭融合、重组和降解［1～3］.从单细胞的有机体到高等的动植物，端粒的结构和功能都很保守.1.1　端粒DNA 大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤.个别种类的端粒DNA重复单元很长.此外，果蝇的端粒结构非常新颖，重复序列是一个可互换的因子.端粒的DNA序列多种多样，其功能不需要独特的序列来维持.尽管在许多物种中端粒DNA有相当大的变化，但仍可在进化关系非常远的生物中发现相同的端粒序列，如所有的脊椎动物、原生动物锥虫及几种粘菌和真菌都有相同的端粒序列T2AG3.其他情况下，尽管不同的有机体有不同的端粒序列，但彼此总有明显的相关性. 端粒DNA的平均长度因物种而异.在人中大约15 kb，在大鼠中可长达150 kb，在小鼠中一般在5～80 kb之间变化，而在尖毛虫中却只有20 bp.在所有的有机体中，端粒DNA的长度总是波动变化的.酵母的端粒DNA在200到400 bp间随遗传或营养状态的改变而改变.四膜虫和锥虫等有机体的端粒长度在对数期会持续增加.相反，在人体中，随着细胞的持续分裂，端粒会缓慢缩短.1.2　端粒结合蛋白 目前对端粒结合蛋白还了解甚少.在酵母中，端粒的主要结合蛋白是Rap1p，在体外以很高的亲和性与端粒上的许多识别位点相结合.研究表明，Rap1p与端粒长度的调节有关，Marcand等［4］认为Rap1p能够阻止端粒酶接近端粒从而负调节端粒的长度.相反，Ray等［5］的研究结果表明Rap1p可以在端粒周围通过聚集端粒酶或提高端粒酶活性而延长端粒.编码尖毛虫端粒小体蛋白的基因和RAP1的基因没有相似的序列. 该蛋白的结合需要单链的T4G4T4G4尾.同Rap1p不同的是，此蛋白仅限于同染色体的末端相结合，故称之为末端专一性DNA结合蛋白.此外，在爪蟾提取物中也检测到末端专一性结合活性.因此末端限制性结合蛋白可能是端粒染色质的一个普通特性. 在人中已经鉴定出两个端粒重复序列结合蛋白(telomeric repeat-binding factor，TRF).TRF1是一个60 ku的同源二聚体双链TTAGGG重复序列结合蛋白，包含一个Myb型的C端螺旋-转折-螺旋区和一个DNA结合折叠的同源区，N端是酸性疏水区［6］.另一个端粒结合蛋白是TRF2，它与TRF1很相似，所不同的是其N端碱性很强［7］.两种蛋白在体外都专一性地与双链TTAGGG重复序列结合，在体内则位于端粒.人的hTRF与Rap1p 没有同源性.长期过表达TRF1将导致端粒逐渐地和过程性地变短.该过程可能通过抑制端粒酶活性而实现.TRF2则可以防止染色体末端相互融合［2］.最近，Kim等［8］在水稻中也鉴定出三个TTAGGG专一性结合蛋白复合物.这些复合物对双链DNA及富含胞嘧啶的单链序列无亲和性.其功能目前仍不清楚.2　端粒酶(telomerase)　端粒酶是一种自身携带模板的反转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒寡核苷酸片段.其活性取决于它的RNA和蛋白质亚基［9］.Prescott等发现酵母的端粒酶至少包含两个功能性相互作用的RNA分子，两者都可充当DNA聚合作用的模板，端粒酶至少包含两个活性位点.端粒酶除了具有反转录活性外，还具有核酸内切酶的活性［10］.小腔游仆虫中有活性的端粒酶复合物的分子质量大约是230 ku，含有一个约66 ku的RNA亚基及两个123 ku和43 ku的蛋白质亚基，大亚基专一性地和端粒DNA底物结合.端粒酶的主要功能是维持染色体末端的端粒序列，从而抵消因细胞分裂而导致的端粒DNA的消耗.最近发现，端粒酶另外一个重要的功能就是合成串联重复的TTAGGG序列，为TRF2提供结合位点，防止染色体的末端融合［2］. 端粒酶的RNA亚基是合成端粒DNA的模板，对于端粒酶的结构和催化活性都十分重要.四膜虫端粒酶RNA有159个核苷酸，模板区为5′-CAACCCCAA-3′.人端粒酶RNA有455个核苷酸，模板区为5′-CUAACCCUAAC-3′.不同种类的纤毛虫，其端粒酶RNA长度在148～209之间变化，其中9～15个核苷酸具有种的专一性，与特定种类的端粒DNA序列互补.端粒酶RNA重要序列缺乏保守性，但都有保守的二级结构.这对于保持端粒酶的活性极为重要.端粒酶RNA的基因已经在纤毛虫、酵母、小鼠、人等生物中得到了克隆.将突变的RNA基因导入细胞后发现这些改变的序列在端粒DNA中出现，表明端粒酶的RNA决定了端粒DNA的序列.在酵母或乳酸菌中，缺失单拷贝的端粒酶RNA 基因会导致端粒缩短和细胞死亡.这些证据表明模板RNA对端粒酶的活性至关重要. Romero等和McCormick-Graham等推导出一个端粒酶RNA的二级结构模型：从5′到3′方向包含四个保守的双螺旋，双螺旋Ⅰ是最保守的区域，双螺旋Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ是茎环结构，这些保守的茎环通常是蛋白质结合区域.在双螺旋Ⅱ与Ⅲ之间存在模板序列，其上游的保守序列5′-(CU)GUCA-3′限制了模板区的5′边界.在双螺旋Ⅳ中有一个结构上保守的GA结，有助于蛋白质的识别与结合.最近研究表明，模板区的位置因物种而异.Autexier等［11］为了阐明端粒酶中RNA亚基的功能，将一系列缺失或替换一定数量碱基的RNA与野生型端粒酶蛋白质亚基进行酶的重构，研究了RNA特殊二级结构区域对端粒酶活性的影响. 当5′端和茎环Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中的残基缺失或替换时，端粒酶的活性降至野生型的15%～35％.表明这些结构对端粒酶的活性很重要.缺失5′端大于11以上的残基时酶活性完全丧失.说明一些重要的序列或结构上的相互作用都发生在这一区域.有趣的是，影响端粒酶RNA潜在假结的突变、缺失整个茎环Ⅲ和替换茎环Ⅳ中的GA 结，并不明显影响酶的活性. 端粒酶的蛋白质成分不如RNA亚基研究得那样清楚.在过去几年里，端粒酶的催化亚基已经在酵母［12,13］、原生动物［12］和人［14］中分离出来.该蛋白质亚基的功能区与已知的反转录酶(reverse transcriptase, RT)在序列和功能上有明显的相似性，故称为端粒酶反转录酶(telomerase reverse transcriptase, TRT).酵母的Est1p是一个77 ku的多肽，专一性地与RNA亚基结合.缺失该基因，细胞会产生如同缺失端粒酶RNA亚基一样的表型. Weinrich等发现在端粒酶特殊的保守区和RT组分中，单个氨基酸的改变会降低或消除端粒酶的活性，直接证明hTRT是端粒酶的催化蛋白组分.在四膜虫中，发现两个端粒酶相关的蛋白质p80和p95.p80专一性地和端粒酶RNA结合，而p95则可和G链引物交联.在人和啮齿类动物中，已发现p80的同源物［15］.从小腔游仆虫中纯化的端粒酶中发现另外两个蛋白质p123和p43，这两个蛋白质似乎与p80和p95没有相关性［12］.p123包含有RT组分，是酵母Est2p的同源物［12］.Est2p的RT组分对于体内、体外端粒DNA的合成是必需的.Est2p/p123在真核生物中很保守，在反转录酶的进化树上代表一个很早的分支［13］.目前，仍然不清楚的是生物界里是否存在两类端粒酶，一类依赖于p80和p95；另一类依赖于p123/Est2p. 端粒酶的特殊性使端粒酶活性的测定在研究中显得尤为重要.早期的测定方法是通过测定细胞提取物将端粒重复片段加到一个合成的寡聚脱氧核苷酸引物3′端的能力进行的.但由于哺乳动物细胞端粒酶含量低，又有干扰现象，故难度较大.Kim等［16］建立了灵敏、快速、高效的端粒重复序列扩增法(TRAP)，以后又在引物方面作了改进.此后人们又相继建立了荧光法、原位端粒重复片段扩增法及TRAP与闪烁技术联用的SPA法等敏感的检测手段，在医疗检测中得到了迅速的应用.3　端粒及端粒酶与衰老和癌变的关系3.1　端粒及端粒酶与衰老的关系 越来越多的证据表明端粒长度控制着衰老进程，端粒缩短是触发衰老的分子钟. 在大多数正常的人体细胞中并不能检测到端粒酶的活性，端粒随细胞分裂每次丢失50～200个碱基.Cooke等认为，这是由于正常的人体细胞中端粒酶未被活化，导致了端粒DNA缩短的缘故.保护性端粒酶的减少可能最终制约了细胞的增殖能力.当几千个碱基的端粒DNA丢失后，细胞就停止分裂而衰老.端粒及端粒酶涉及衰老最有力的证据是Bodnar等的工作.Bodnar等［17］将人的端粒酶基因导入正常的细胞中，使得端粒酶异常表达.活化的端粒酶导致端粒序列异常延长，细胞旺盛增殖，细胞寿命大大延长.这一结果首次为端粒钟学说提供了直接的证据.3.2　端粒酶活化与肿瘤 在正常的人体细胞中，端粒程序性地缩短限制了转化细胞的生长能力，这很可能是肿瘤形成的一个抑制机制.端粒酶的重新表达在细胞永生化及癌变过程中起着重要的作用.有人甚至认为表达端粒酶的正常细胞更易癌变.人们在代表不同肿瘤类型的大约1 000多个活检样品中发现大约85％的样品呈端粒酶阳性反应.相反，90％以上的邻近正常组织却是端粒酶阴性.从而将这个酶与永生化和肿瘤的形成密切联系在一起！端粒酶活性与肿瘤的这种特殊关系使之在诊断与治疗方面具有重要的应用价值［18,19］.对端粒酶活性的抑制可能对某些类型的肿瘤来说是一个很有意义的治疗方法［20］.3.3　衰老和肿瘤发生的分子机制 细胞衰老和癌变与端粒及端粒酶的关系可以表述如下：端粒的数量控制着细胞的增殖能力，是细胞内的分裂钟.端粒酶在生殖细胞系中维持端粒的长度，随着细胞的发育端粒酶活性受到抑制，端粒持续变短.当正常人体细胞的端粒缩短至一定程度时，启动阻止细胞分裂的信号，细胞开始衰老死亡，此即所谓的Hayflick界限(M1期).另外一些细胞由于癌基因、抑癌基因等的突变逃逸M1期，获得一定的额外增殖能力，进入第二死亡期(M2).此时端粒酶仍为阴性，端粒进一步缩短.大部分细胞达到极限而死亡，生存下来的细胞具有无限增殖的能力，端粒酶重新活化，成为永生细胞.在肿瘤形成过程中，端粒的延长是一个重要的甚至是一个必要的步骤！ 既然端粒异常缩短后会触发细胞衰老和癌变，那么细胞一定有某种方式监测端粒的长度变化并用这些信息来调节端粒酶的活性，从而将这些重复序列加到染色体的末端.研究酿酒酵母时，发现端粒重复序列结合蛋白Rap1p负调节端粒的延长.最近van Steensel等［21］与Cooper等［22］分别在酵母和人中发现一个新的端粒重复序列结合蛋白，同样阻止端粒的延长.Cooper等［22］在粟酒裂殖酵母中克隆了Taz1p的基因，此蛋白质与端粒DNA的双链结合.值得注意的是，尽管粟酒裂殖酵母，酿酒酵母和人的端粒重复序列不同，Taz1p、Rap1p和TRF1这三个端粒序列结合蛋白却有相似的DNA结合区(类Myb型).在这个结合区以外，Taz1p与TRF1几乎没有同源性，与Rap1p就根本没有同源性.然而，taz1+基因的突变与Rap1p碳末端平头突变却有相似的表型，即端粒片段大大延长.这些新的工作表明端粒长度的调节机制是高度保守的. 细胞究竟是怎样调节端粒的长度的呢？van Steensel等［21］首次报道了人端粒结合蛋白(TRF1)的功能性研究，并提出端粒长度的调节机制.在端粒酶阳性的肿瘤细胞系HI1080中，长期过表达TRF1导致端粒逐渐的和持续性的缩短.相反，当TRF1负显性突变后，失去与端粒DNA结合的功能，最终诱导了端粒的延长.证明TRF1是端粒延长的一个抑制因子，负反馈调节端粒的长度.由于在可检测的水平上并不影响端粒酶的表达，因此，van Steensel等认为TRF1与端粒DNA结合后，顺式抑制端粒酶的活性，从而控制端粒的长度.根据这些结果，他们提出一个简单的端粒长度调节模型：与端粒重复片段结合的TRF1的数量可以调节端粒酶.野生型蛋白的加入，增加了端粒上TRF1的数量，从而为端粒酶提供了一个负信号.然而，通过负显性突变使TRF1功能缺失，却导致端粒酶的活化和端粒的延长.总之，这些研究表明，端粒重复序列的双链结合蛋白负调节端粒的延长.Shore［23］指出：细胞内可能存在一个感受染色体末端重复序列结合蛋白数量的机制，当这个数量超过一定的界限后，就产生一个信号阻止由端粒酶引起的端粒延长，或者，此信号可以活化缩短端粒重复片段的核苷降解或重组的过程.去除重复片段结合位点的不完全复制或降解事件，将消除对端粒酶的抑制.目前，人们还不清楚上述信号是如何产生与传导的.Ku等发现一些细胞周期抑制剂、DNA损伤因子、TopⅡ抑制剂均不能抑制端粒酶的活性，相反，一些蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)的抑制剂却能大大地降低端粒酶的活性.究其原因一方面可能因为PKC的失活使得活化端粒酶表达的效应分子不能活化，另一方面PKC可能在体内直接调节端粒酶的活性.c-myc是细胞增殖与凋亡的一个中心调节子，c-myc的表达严格依赖于分裂信号，被生长抑制信号或分化信号所抑制.Fujimoto等发现抑制c-myc的表达能够抑制端粒酶的活性，表明原癌基因c-myc对于端粒酶的调节是必需的.Mandal等发现在HeLa细胞中过表达Bcl-2导致端粒酶的活性增加5～10倍.Maxwell等的结果却表明端粒酶的活性不受P53的过量表达及凋亡的影响.这些证据表明端粒酶活性的调节是一个复杂的过程，它与细胞内一系列信号识别与传导有关系，其详细的调节机制还有待进一步的研究.3.4　端粒假说遇到的挑战 最近的研究表明，端粒酶的活化并非肿瘤细胞中的独特现象，许多正常增殖的细胞中也观察到了端粒酶的活化.Starling等、Kipling等及Broccoli等在小鼠中的研究结果表明，端粒缩短同衰老和肿瘤间并没有密切的联系.在正常人的口腔角化细胞的衰老过程中，也未观察到端粒的缩短.Blasco等［1］通过基因敲除使小鼠中的端粒酶RNA基因缺失，导致端粒酶的活性丧失.发现在快速增殖的器官中，细胞由于缺乏端粒酶而凋亡［3］.但丧失端粒酶活性的细胞在培养中能够永生化、被病毒癌基因转化及在裸鼠中形成肿瘤.在某些肿瘤去分化的过程中端粒酶活性也未受到抑制.研究小鼠皮肤乳头状瘤的结果表明，端粒酶的活性与增殖率没有密切联系.总之，澄清这些例外的事实需要更加深入细致的研究，以期找到一个合理的解释. 总之，端粒和端粒酶在衰老和癌变中的作用使得人们对研究前景充满信心.对端粒和端粒酶深入细致的研究将有助于清楚地阐明衰老和肿瘤的机理，为在实践中抗衰老和治疗肿瘤提供新的理论基础.目前关于端粒及端粒酶的研究主要集中在以下几个方面：a.端粒酶的结构和功能.b.端粒酶的纯化和激活机制.c.寻找端粒酶的专一性抑制剂及其在抗癌中的应用.d.端粒的高级结构及结合蛋白的作用机理.这几个方面仍需进一步的探索.衰老和癌变无疑都是多因素作用的结果，但端粒和端粒酶很可能在其中扮演重要的角色.作者单位：清华大学生物科学与技术系，北京 100084参考文献1　Blasco M A, Lee H W, Hande M P, et al. Telomere shortening and tumor-formation by mouse cells lacking telomerase RNA. Cell, 1997, 91(1):25～342　van Steensel B, Smogorzewska A, de Lange T. TRF2 protects human telomeres from end-to-end fusions. Cell, 1998, 92(3):401～4133　Lee H W, Blasco M A, Gottlieb G J, et al. Essential role of mouse telomerase in highly proliferative organs. Nature, 1998, 392(6676):569～5744　Marcand S, Gilson E, Shore D. A protein-counting mechanism for telomere length regulation in yeast. Science, 1997, 275(5302): 986～9905　Ray A, Runge K W. The C-terminus of the major yeast telomere binding-protein Rap1p enhances telomere formation. Mol Cell Biol, 1998, 18(3):1284～12956　Bianchi A, Smith S, Chong L, et al. TRF1 is a dimer and bends telomeric DNA. EMBOJ,1997, 16(7):1785～17947　Bilaud T, Brun C, Ancelin K, et al. Telomeric localization of TRF2, a novel human telobox protein. Nature Genet, 1997, 17(2):236～2398　Kim J H, Kim W T, Chung I K. Rice proteins that bind single-stranded G-rich telomere DNA. 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端粒酶在肿瘤发生和转移中的作用机制肿瘤是一种严重影响人类健康的疾病，其发生和转移机制一直备受研究者的关注。

近年来，关于端粒酶在肿瘤发生和转移中的作用机制的研究也引起了广泛关注。

本文将从端粒酶的功能、调控及其在肿瘤中的角色等方面，对其作用机制进行探讨。

1. 端粒酶的功能及调控端粒酶是一种保守的核酸酶，主要负责细胞端粒的延伸。

端粒是由TTAGGG序列组成的位于染色体末端的DNA序列，其主要作用是保护染色体的稳定性，防止染色体的断裂和融合。

而端粒在正常细胞中随着细胞的分裂而逐渐缩短，当端粒长度缩短到一定程度时，细胞进入老化状态或发生凋亡。

为了保持细胞持续增殖，肿瘤细胞通过激活端粒酶维持端粒长度，从而逃避老化和凋亡信号的调控。

端粒酶主要由两个亚基组成：端粒酶逆转录酶（TERT）和端粒酶RNA (TR)。

TERT通过逆转录的方式引导TR合成端粒DNA序列，从而使端粒长度保持在一定范围内。

除此之外，端粒酶的活性还受到多种蛋白质的调控，比如端粒酶反义RNA （TERRA）和端粒结合蛋白等。

2. 端粒酶在肿瘤发生中的作用机制端粒酶在肿瘤发生中扮演着至关重要的角色。

一方面，肿瘤细胞中端粒酶活性的激活可以维持端粒的长度，从而使细胞可以无限次地增殖。

这一特性被认为是肿瘤细胞不受限制地分裂和扩张的重要保证。

研究表明，大多数肿瘤细胞都表达着高水平的端粒酶，并且其活性与肿瘤的侵袭和复发有关。

另一方面，端粒酶的激活也与肿瘤的起源和发展密切相关。

研究发现，在正常细胞中，端粒酶的活性被抑制，以避免细胞无限增殖导致的异常细胞扩张。

然而，当细胞遭受到外界的致癌因素或内部突变的影响时，端粒酶的活性可能会被激活，导致肿瘤的发生。

例如，在肺癌等肿瘤中，端粒酶的活性常常显著上调，与肿瘤的分级和预后密切相关。

3. 端粒酶在肿瘤转移中的作用机制肿瘤的转移是肿瘤恶化和预后不良的主要原因之一。

端粒酶在肿瘤转移中也发挥着重要的作用。

研究发现，端粒酶的过度活化可以促进肿瘤细胞的转移和侵袭能力。

端粒酶控制细胞老化和癌症发展的重要因素细胞老化是生物体经历的一个自然过程，它与生物发育和衰老密切相关。

然而，端粒酶在这个过程中起到了至关重要的作用。

端粒酶是一种酶类蛋白，主要功能是维持染色体的稳定性，防止端粒的缩短。

端粒的缩短与细胞衰老和癌症的发展密切相关。

本文将介绍端粒酶的作用、调控细胞老化和抑制癌症发展的机制。

端粒酶是一种核酸酶，存在于大多数真核细胞中。

它主要由一个RNA分子和一组蛋白质组成。

端粒酶的功能是在每个细胞分裂后，补充和延长端粒的序列，使其保持相对恒定的长度。

端粒是染色体末端的重复序列，它们的主要作用是保护染色体免受异常融合和损伤。

在每次细胞分裂时，DNA 复制不能完全覆盖末端的端粒序列，从而导致端粒长度的缩短。

如果端粒变得过短，细胞将停止分裂并进入老化状态。

这是因为端粒的缩短被认为是细胞老化的重要标志。

细胞老化与功能减退、增生能力下降以及器官衰竭等现象有关。

然而，端粒酶的活性也与癌症的发展有关。

在正常细胞中，端粒酶的活性受到严格控制，以防止细胞不受约束地分裂。

但是，在某些癌细胞中，端粒酶的活性被恢复或过度表达，从而导致端粒长度的延长。

这使得癌细胞能够无限制地分裂和扩散，成为癌症的重要因素之一。

为了更好地理解端粒酶在细胞老化和癌症发展中的作用，科学家进行了大量的研究。

他们发现端粒酶的活性受到多种调节因子的影响，其中包括端粒酶逆转录酶（telomerase reverse transcriptase, TERT）和端粒结合蛋白（telomere bindingproteins）。

这些调节因子通过调控端粒酶的表达和激活，影响端粒长度的维持和调控。

此外，端粒酶还受到其他细胞内外因素的影响。

例如，DNA 损伤和炎症等外界刺激可以促进端粒酶的活化。

与此相反，一些细胞因子和激素可以抑制端粒酶的活性，从而抑制细胞的增殖。

细胞内的信号传导路径也可以调节端粒酶的表达和激活，从而影响细胞生命周期的调控。

端粒和端粒酶在癌症中的研究进展及意义摘要：端粒是位于染色体末端的DNA串联重复序列，对基因组稳定性和完整性起保护作用。

端粒的长度与细胞周期密切相关。

其长度变化机制分为依赖端粒酶活性和端粒重组两类，氧化应激和铅（Pb）与端粒酶的功能蛋白相结合抑制其活性，致使端粒缩短，硒（Se）与二者具有拮抗作用，延缓衰老。

相关数据表明85%肿瘤细胞与端粒酶活性成正相关，以端粒酶活性作为肿瘤治疗靶标称为当代热点之一。

主要对肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤与端粒的相关性进行了综述，以期为端粒和端粒酶在癌症治疗研究提供参考依据。

关键词：端粒；端粒酶；肿瘤20世纪30年代，人们开始了解染色体上的一种特殊结构——端粒。

端粒是存在于真核细胞线状染色体末端的一种特殊结构，与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽状”结构，维持染色体的完整和细胞活性，其实质为一小段DNA-蛋白质复合体。

端粒与有丝分裂有着密切的联系，细胞每分裂一次，端粒就缩短30～200bp，当缩短到2～4kb，会导致细胞复制功能衰退，引起细胞衰老或死亡，被科学家称为“有丝分裂时钟”和“生命时钟”[1，2]。

端粒的延长和重组机制都是通过端粒酶来催化和介导的，端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞活性和潜在的增殖能力等方面发挥重要作用。

鉴于端粒酶在正常组织体细胞中的活性被抑制，而在肿瘤中则被重新激活，可能参与肿瘤恶性转化的机制，成为医学界研究的重点和热点之一。

2009年美国3位科学家因发现端粒和端粒酶结构及其对染色体末端的保护功能，而获诺贝尔生理学或医学奖。

1端粒和端粒酶1.1端粒的结构和功能端粒是位于染色体末端由一个富含G的DNA串联重复序列[3]和端粒结合蛋白组成，每个重复序列一般为5—7bp[4]。

不同物种其重复序列存在l～2个碱基差异，哺乳动物的端粒重复序列为5’-（TTAGGG）n-3’[5]，植物的端粒重复序列为5’一（TTTAGGG）n-3’[6]。

端粒长15～20kb，其重复序列成T环结构，像帽子一样能有效防止染色体间末端重组、融合和染色体退化[7]。

端粒酶在恶性肿瘤中的研究进展
周善良;于瑞珍
【期刊名称】《工企医刊》
【年(卷),期】2003(016)001
【摘要】@@ 人们已经认识到癌变的某些分子机制如癌基因活化、抑癌基因失活、转移抑制基因等.最新的研究表明,端粒酶(Telomerase)激活在细胞癌变中发挥重要作用,利用高灵敏度的酶活性分析法可在大部分恶性肿瘤和永生化细胞中检测到端
粒酶活性,而在良性肿瘤和正常组织中测不出.
【总页数】3页(P118-120)
【作者】周善良;于瑞珍
【作者单位】山东省临沂市肿瘤医院,276001;山东省临沂市肿瘤医院,276001
【正文语种】中文
【中图分类】R73
【相关文献】
1.端粒、端粒酶与恶性肿瘤临床研究进展 [J], 王燕;李文平
2.端粒酶基因单核苷酸多态性与恶性肿瘤易感性的研究进展 [J], 徐慧;彭剑雄
3.恶性肿瘤与端粒端粒酶相关关系的研究进展 [J], 薛峰;胡怀富
4.端粒酶催化亚单位在恶性肿瘤中的研究进展 [J], 曾常茜;董俊红
5.端粒和端粒酶与消化道恶性肿瘤的研究进展 [J], 安学健;陆伟
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端粒＼端粒酶研究及应用进展端粒、端粒酶在维持生命遗传信息稳定、调控细胞生命周期中具有重要作用，端粒酶通过维持端粒的长度，使细胞永生化，为抗衰老提供了光明前景，同时也为肿瘤治疗提供了新的希望。

研究端粒、端粒酶在肿瘤监测中的作用及研发端粒酶抑制剂作为治疗肿瘤的创新药物已成为近年医学研究的热点。

本研究通过查阅相关文献，对端粒、端粒酶研究及应用进展做一综述。

标签：端粒；端粒酶；肿瘤；衰老端粒及端粒酶的研究已成为近年医学领域研究的热点。

这不仅因为它们具有维持生物遗传信息稳定、调控细胞生命周期的重要功能，还由于端粒及端粒酶的行为异常与多种人类肿瘤及遗传性疾病密切相关。

在这些疾病中端粒可表现出缺失、融合及序列缩短等异常，而这些异常又可能受端粒酶的调控。

1端粒、端粒酶的发现上世纪初，著名遗传学家McClintock B[1]与Muller HJ[2]发现：染色体的稳定性和完整性是由染色体的末端来维持的。

基于此发现，Muller HJ将其命名为“telomere”，此定义来源于希腊词根“末端”（telos）及“部分”（meros）的组合。

20世纪60年代，Hayflick研究发现：经过体外培养的正常人成纤细胞的复制过程并非细胞的死亡过程，而只是细胞群中的大部分细胞在经历了数次分裂增殖后停滞在了某个特定状态，仅仅是基因表达方式发生了某些改变，细胞群大部分细胞仍保持其代谢活性，由此，Hayflick在世界上首次提出了细胞衰老的表征：即细胞在一定条件下的“有限复制力”。

同时Hayflick还提出了一个大胆的猜测，即细胞内存在某种控制细胞分裂次数的控制器，类似于我们使用的“时钟”。

为验证自己的猜想，Hayflick做了大量的细胞核移植实验验证了自己的猜想，并发现这种“钟”位于细胞核染色体的末端，于是将其命名为端粒[3]。

20世纪80年代，CW Greider和EH Blackburn 2位科学家在四膜虫的提取物中加入1段单链的末端寡聚核苷酸后，发现端粒的长度增加了，这表明的确存在一种可使端粒延长的酶，根据其特点命名为“端粒酶”（telomerase）[4]。

端粒酶抗衰老的新奇科技近年来，随着科技的不断发展，人们对抗衰老的需求也越发迫切。

而在众多抗衰老技术中，端粒酶被认为是一种新奇而有效的科技。

本文将探讨端粒酶在抗衰老领域的应用，并介绍其原理、研究成果以及前景展望。

一、什么是端粒酶？端粒酶，又称为端粒酶复合物，是一种能够延长染色体末端端粒的酶。

它主要由端粒酶逆转录酶(Telomerase Reverse Transcriptase, TERT)和端粒RNA(Telomerase RNA Component, TER)组成。

端粒酶的主要功能就是为染色体的末端补充端粒序列，以防止染色体末端的损耗和变短。

二、端粒酶的作用机制端粒酶主要通过两个步骤来延长染色体末端端粒。

首先，端粒酶RNA起到了模板的作用，将RNA与核糖核酸酶复合物配对，形成RNA-DNA杂交链。

然后，端粒酶逆转录酶通过将DNA成倍序列复制到染色体末端，从而达到延长端粒的目的。

三、端粒酶抗衰老研究的成果近年来，众多研究表明端粒酶在抗衰老方面具有潜力。

其中最显著的成就之一是通过对动物模型的实验发现，增加端粒酶活性可以显著延长生命。

例如，在果蝇实验中，科学家通过增加果蝇体内端粒酶的活性，成功延长了果蝇的寿命。

类似的实验也在鼠类、大豆植物等模型中得到了验证。

此外，一些临床研究也证实了端粒酶对人类的健康和寿命有积极影响的可能性。

研究发现，正常细胞通常具有端粒酶表达能力，而癌症细胞则大多丧失了这种能力。

因此，通过调节端粒酶的活性，可以预防和治疗某些癌症。

四、端粒酶抗衰老技术的前景展望端粒酶作为一种新颖的抗衰老技术，其前景广阔。

首先，端粒酶可以成为治疗某些疾病的新方法。

例如，通过增加端粒酶活性，可以延缓癌细胞的生长和扩散，为癌症治疗提供新的思路。

此外，由于端粒酶与细胞老化和衰老相关，研究端粒酶还可以揭示细胞老化的机制，并为寿命延长的研究提供新的方向。

然而，虽然端粒酶在抗衰老领域具备巨大潜力，但目前在临床应用方面还存在一些挑战。