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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］。
端粒酶与肿瘤相关性研究进展
石长安;张梦娜;赵晓民;范宁娟
【期刊名称】《畜牧兽医杂志》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】端粒是一段存在于真核细胞染色体末端,随着细胞分裂而缩短的特殊结构。
端粒酶可延长端粒,但在正常人体细胞内活性较低或无活性。
大多数肿瘤细胞通过
激活端粒酶活性,延伸端粒达到细胞无限增殖的可能。
端粒酶的活性与肿瘤的发生
密切相关。
本文以近年来临床常见的恶性肿瘤为出发点,综述了其与端粒酶活性关
系及端粒酶抑制剂的最新研究。
【总页数】5页(P54-58)
【作者】石长安;张梦娜;赵晓民;范宁娟
【作者单位】西北农林科技大学附属中学;西北农林科技大学动物医学院;西北农林
科技大学生命科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】S852
【相关文献】
1.端粒酶、凋亡与卵巢肿瘤的相关性研究进展
2.人端粒酶逆转录酶与肿瘤相关性的研究进展
3.端粒酶活性与恶性肿瘤相关性研究进展
4.端粒酶与消化系肿瘤相关性
研究进展5.端粒酶与消化系肿瘤相关性研究进展
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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。
摘要: 近几年研究表明端粒酶与肿瘤的发生发展密切相关，推测可能是一个广泛的肿瘤标志物。
本文就端粒酶活性检测的原理，端粒酶的提取方法，trap扩增技术，四种结果分析方法（同位素法、染色法、荧光法和elisa法）以及如何进行质量控制与半定量测定进行综述。
端粒酶（telomerase）是由rna和蛋白质组成的一种核糖核蛋白酶。
人端粒酶rna组分（htr）于1995年被克隆，其中含有端粒重复序列的模板（5′-cuaacccuaac-3′）；蛋白质组分具有rna依赖的dna多聚酶活性，结构尚不清楚。
端粒酶能以自身rna的模板区为模板复制合成端粒序列。
在胚性细胞等增殖活跃的细胞中具有端粒酶活性，而在正常成熟体细胞中端粒酶失活，同时还发现绝大多数肿瘤细胞都呈端粒酶阳性，而在癌旁组织和正常组织阳性率很低，推测端粒酶可能是一个广泛的肿瘤标志物[1]。
因此近几年端粒酶在各种肿瘤中的研究日益深入，同时促进了检测方法的改进与完善。
本文对其检测方法综述如下。
1 基本原理端粒酶在体外可以以其自身rna的模板区为模板，在适宜的寡核苷酸链的末端添加6个碱基的重复序列，用聚丙烯酰胺（page）凝胶电泳可显示6个碱基差异的梯带。
1994年kim 建立了基于pcr基础上的端粒重复序列扩增法（telomeric repeat amplification protocol, trap）。
trap反应原理见下图。
首先合成一个18nt的ts做上游引物，端粒酶结合ts末端的gtt并合成agggttag，然后每经过一次转位合成一个ggttag的6碱基重复序列，端粒酶灭活后，加入一个24nt的cx 做下游引物，经过多次变性-退火-延伸，扩增端粒酶延伸产物。
2 基本技术方法2.1 标本来源手术摘除组织，针吸活检组织，胸水，腹水，膀胱或胰管冲洗液，棉拭子所取分泌物和尿液（尚有争议）等。
2.4 引物设计为了防止上、下游引物之间的结合，在cx引物上设计了3个不匹配碱基（见图1*处），单链结合蛋白t4基因32蛋白可进一步避免引物之间的结合，ts和cx引物被广为采用，在上述条件下，只有延伸了三至更多的ggttag片断才有特异扩增，即得到从40bp 开始的6bp差异的梯带。
端粒酶组成端粒酶，也称为端粒末端转移酶，是一种能够维持染色体稳定性的酶类物质。
它在细胞分裂过程中起着重要的作用，可以防止染色体末端的损耗和退化。
本文将从端粒酶的发现历程、结构和功能、与衰老和癌症的关系等方面进行介绍。
一、端粒酶的发现历程端粒酶的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家在研究原核细胞的DNA复制机制时，发现线虫中染色体末端有一种特殊的序列重复出现，这些重复序列被称为端粒。
随后的研究揭示了端粒与染色体的稳定性之间的关系，并发现了一种能够在端粒上添加DNA序列的酶，即端粒酶。
二、端粒酶的结构和功能端粒酶主要由两部分组成：一个蛋白质亚基和一个RNA亚基。
蛋白质亚基负责酶的催化活性，而RNA亚基则是酶的模板，用于合成端粒DNA序列。
端粒酶的主要功能是在每次细胞分裂时，通过添加端粒DNA序列来延长染色体的末端，从而保护染色体不受损伤和退化。
三、端粒酶与衰老的关系随着细胞的分裂，端粒的长度会逐渐缩短，当端粒长度达到一定程度时，细胞进入衰老状态。
这是因为端粒长度的缩短会导致染色体末端的损耗，从而触发细胞凋亡或进入细胞周期停滞。
研究表明，端粒酶可以延长端粒长度，从而延缓细胞衰老的过程。
四、端粒酶与癌症的关系与正常细胞不同，癌细胞中的端粒酶活性往往较高，这使得癌细胞能够不受限制地进行无限制的分裂。
因此，端粒酶被认为是癌细胞的一个重要靶点。
近年来的研究表明，通过抑制端粒酶的活性，可以抑制癌细胞的生长和增殖，为癌症的治疗提供了新的思路和方法。
端粒酶作为一个重要的酶类物质，在维持染色体稳定性、延缓细胞衰老和抑制癌细胞生长方面发挥着重要的作用。
对端粒酶的研究不仅有助于深入理解细胞生物学的基本原理，还为相关疾病的治疗提供了新的思路和方法。
随着对端粒酶的研究深入和技术的不断进步，相信端粒酶在医学和生命科学领域的应用将会得到进一步拓展，为人类健康的发展做出更大的贡献。
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]。
端粒酶与乳腺癌的研究进展提要端粒酶的激活在乳腺癌的发生发展过程中起着重要作用，它作为一种新的肿瘤标志物和抗癌靶点，越来越受到人们的重视，已成为目前乳腺癌研究的新热点。
本文综述了该领域的研究进展。
关键词：端粒酶乳腺癌端粒酶是一种核糖核蛋白酶，由RNA和蛋白质组成，具有逆转录酶的功能，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，从而维持端粒的长度。
端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，人类端粒是由10～15Kb的重复序列（TTAGGG）组成。
在正常人体细胞，端粒随细胞分裂而进行性缩短，当达到一定程度，细胞就衰老死亡。
端粒酶的激活可使端粒长度保持相对稳定，从而使细胞获得永生化，进一步发生癌变。
端粒酶的激活在恶性肿瘤发生发展中的作用，日益受到人们的关注。
本文就端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用以及临床利用前景作一综述。
1.端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用Kim等[1]建立了高度敏感的TRAP法检测端粒酶的活性，才开始逐渐认识到端粒酶在恶性肿瘤发生发展过程中的作用，其在乳腺癌的发生发展中的研究也取得了重要进展。
Hiyama 等[2]研究发现，在140例乳腺癌组织中有130例为端粒酶阳性，端粒酶阳性率为93%；而55例相应癌旁组织中只有2例呈端粒酶阳性。
另有许多研究显示端粒酶只表达在乳腺癌组织中[3，4]，而良性乳腺病变和正常乳腺组织中则多为阴性。
要见端粒酶与乳腺癌的发生发展密切相关。
hiyama等［２］研究显示在乳腺癌各期中端粒酶阳性率为：Ⅰ期68%，Ⅱ期98%，Ⅲ期96%，Ⅳ期100%。
且端粒酶的阳性率与肿块的大小以及淋巴结的转移也有相关性，肿块直径大于2cm者，端粒酶阳性率为98%，而小于2cm者为73%；有淋巴结转移者，端粒酶阳性率为97%，而无淋巴转移者则为81%。
Kolquist［５］等应用原位杂交的方法研究了不同进展时期的乳腺癌组织中端粒酶催化亚基基因（TERT）的表达，发现TERT在乳腺癌发生的早期就有表达，随着肿瘤的进展，TERT在单个肿瘤细胞中的表达量不断增加，且表达TERT 的肿瘤细胞数也相应增多，表明端粒酶在乳腺癌发生早期就有激活，并随肿瘤的发展而增加。
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。
端粒酶(telomere T LM )、端粒(telomerase T LMA )与肿瘤的关系是近年来受到国际医学界高度重视的研究热点。
肿瘤细胞、尤其是恶性肿瘤细胞常常获得永性性(Imm ortality )而具有了无限增殖的能力,而肿瘤细胞无限增殖能力的维持则依赖于端粒酶的激活。
大量的研究表明,在各种类型的恶性肿瘤中几乎都发现有端粒酶的异常高表达,本文拟介绍一些端粒酶起源及功能调控领域的最新研究进展,并将端粒酶与肿瘤的关系作一概述。
一 端粒端粒实质上即真核生物染色体末端的特殊结构,由一段串联重复的富G (鸟嘌呤碱基)DNA 序列(TT AGGG )及相关蛋白组成。
自70年代末Black 2burn [1]在四膜虫(T etrahymena )中发现了端粒具有重复序列以来,不同物种的端粒相继测定。
端粒的重复长度在各物种并不相同。
如人类为5—20kb ,大鼠为20—100kb ,小鼠为100—150kb [2]。
端粒一方面具有稳定染色体末端、防止染色体的异常重组、端2端融合及染色体丢失等作用,另一方面端粒长度维持在一定范围之内又是细胞有丝分裂正常进行的保证[3]。
染色体DNA 在沿着5′—3′,方向复制过程中,由于DNA 聚合酶不能进行全长复制,导致端粒长度随着细胞有丝分裂的不断进行而逐渐缩短。
利用染色体末端限制片段分析法(TRFs ),显示正常体细胞每年约丢失15—40bp 的端粒。
同时,大多数正常体细胞随着其染色体端粒的不断丢失,也逐渐丧失了分裂的能力,细胞即呈现出衰老(senescence )的表现,当端粒缩短超过某一临界范围时,将最终导致细胞死亡[4]。
由此可见,端粒的长短和稳定与细胞的生命活动密切相关,是细胞寿命的“记时器”。
二 端粒酶端粒长度的维持是由端粒酶来完成的,端粒酶几乎于所有真核生物的细胞中存在。
端粒酶补充缺失端粒的方式是以自身的RNA 亚单位作为模板,以蛋白质亚单位进行催化,通过逆转录方式完成,但在大多数正常体细胞中并不能检测到端粒酶的活性,正因为如此,才能保证细胞有丝分裂的正常进行。
而在发生于不同组织部位的恶性肿瘤标本中,几乎都可以检测到端粒酶的活性。
Minghong 等的实验证781《中国癌症杂志》2000年第10卷第2期CHI NA ONC O LOGY 2000 V ol.10 N o.2实,在20例卵巢恶性肿瘤和17例潜恶性肿瘤(LMP)中,都含有端粒酶的活性,而在24例卵巢囊腺瘤中,仅有5例有端粒酶活性。
这种端粒酶与恶性肿瘤的显著相关性表明,在肿瘤细胞中,端粒酶由于某种原因重新被激活,维持了染色体末端端粒的长度,使部分肿瘤细胞逃脱衰老死亡,成为永生细胞,获得了无限增殖的能力。
端凿酶在(恶性)肿瘤形成和发展过程中所发挥的关键作用,也为肿瘤的治疗提供了新的思路和努力方向。
三 端粒酶组分1987年G reider和Blackburn在四膜虫细胞核提取物中发现、命名了端粒酶,并证实它是一种核糖核蛋白复合体(ribonucleoprotein)[5]。
端粒酶由RNA和蛋白质两部分亚单位构成,其中RNA亚单位作为自身模板,逆转录补充、合成随着细胞分裂而丢失的染色体端粒。
蛋白质亚单位则对这一过程起到催化作用,从而弥补了普通DNA聚合酶不能完整复制染色体的矛盾,解决了染色体的“末端复制”问题。
由于蛋白质亚单位催化活性区域在序列和功能上都与一般逆转录酶(Reverse T ranscriptases RTs)有着明显的相似,所以也被称做端粒酶逆转录酶(T elomerase Re2 verse T ranscriptases TERTs)。
近几年,不同生物端粒酶RNA亚单位的组分相继得以鉴定,如:四膜虫RNA亚单位有159个核苷酸,模板区为5′2C AACCC2 C AA23′[6,7],鼠端粒酶RNA有430个核苷酸,小鼠模板区为5′2CC UAACCC UG AU23′,大鼠模板区为5′2U2 C UAACCC UAUU23′,中国仓鼠模板区序列为5′2U2 C UAACCC UG AA23′[8],人类端粒酶RNA有445个核苷酸,模板区为5′2C UAACCC UAAC23′[9]。
相比较之下,具有RTs功能的端粒酶蛋白质催化亚单位的组分鉴定则要困难的多,这主要是因为在大多数真核细胞中,端粒酶的含量太少造成的。
目前具有较强说服力的两种催化亚单位(Est2、p123)分别是由Lundblad[10]和Lingner[11]在酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)和纤毛原虫(Euplotes aediculatus)中发现的。
通过将Est2和p123的特征结构单元(M otifs)与逆转录酶(reverse transcriptases RTs)的比较后发现,它们之间存在着许多共同的区域[12]。
而且目前已经确定的七个RTs M otifs都可以在TERTs中找到,并发现其中的某些RT M otis fs在端粒酶功能活动中起着重要的作用[13]。
这说明端粒酶不仅在功能上、而且从蛋白质亚单位的结构这一角度分析,也可以发现它与RTs有着密切的联系。
Est2和p123与其他RTs不同之处在于具有一个T M otifs,这在一般RTs中并不存在[14]。
另外,Est2和p123M otifs A与B′之间的间隔距离也较其它RTs的长。
Linger等的体外实验证实p123和Est2能够重新延长已经短缩的端粒DNA,选择性地对Est2进行位点突变会导致酵母细胞中的端粒短缩,这和Est2基因全部丢失时发现的现象一致[15]。
端粒酶催化亚单位的发现和最终确定具有重要的现实意义,它可以使人类对细胞的衰老和死亡有着更本质的了解,一旦内源或外源性的催化单位抑制被发现或合成,将会把肿瘤的治疗推向一个新的高度。
四 端粒酶起源端粒酶的起源尚无定论,目前的研究证实,以端粒酶来维持端粒长度这一模式几乎在所有的真核生物中存在,这一事实说明端粒酶的起源是非常久远的,很可能与第一个真核细胞的出现同步或较之更早[16]。
由于端粒酶RNA亚单位大小的多变性及其序列的同源性太低,故而给端粒酶的种系起源分析带来一定的困难。
但端粒酶的蛋白质催化亚单位m otifs与逆转录酶(reverse transcriptases RTs)m otifs之间所存在的明显相似性,为查找端粒酶的起源提供了一个重要的突破口。
由于目前对于逆转录因子(retroelements)的种系起源有两种较有影响的假说,因而端粒酶的起源也就随之有了两种可能(见图1)。
1A是把RNA指导的RNA聚合酶(RNA2depen2 dent RNA polymerases RRPs)作为根(root),这是因为有的学者认为RTs是由RRPs进化而来,而RTs在由以RNA和蛋白质为基础的物种世界向以DNA、RNA 及蛋白质为基础的物种世界进化过程中发挥重要作用[17]。
1B则是以原核生物和细胞器逆转录因子作为根。
在以RRPs为根的种系树图中,端粒酶与非长末端重复(non2long terminal repeat non2LTR)逆转座子同在一枝,但较non2LTR逆转座子出现的更早。
将端粒酶与non2LTR逆转座子放在一枝是因为TERTs与non2LTR逆转座子不但具有相似的m otifs 结构,而且二者在维持端粒长度稳定时,都以3′2OH 作为逆转录起始引物。
在1B中,情况则恰恰相反,支持这种学说的人认为,在真核生物的RTs中,由non2LTR转座子编码的RTs最为古老,端粒酶与长末端重复(long termial repeat LTR)逆转座子都由这一谱系分枝。
以上两种假说都认为TERTs基因在古真核生物中即已存在,但它们之的差异也是很大的。
目前两种假说虽然各有一些证据,但各自需要解决的问题也依然不少[18]。
实际上,对端粒酶起源的认识过程,也是对端粒酶的内部结构不断明确的881潘海乐,等.端粒酶的起源、调控及与肿瘤关系的研究进展过程,一旦这一问题得以解决,那么在此基础上研制出高效、特异的端粒酶抑制剂则成为可能,从而极大地提高肿瘤、尤其是恶性肿瘤的治疗效果,甚至使恶性肿瘤的治愈成为可能。
图1 五 端粒酶的调控虽然端粒酶的主要功能是维持染色体末端端粒的稳定,但在大多数正常人体细胞中并不能检测到端粒酶的活性,而在绝大部分恶性肿瘤细胞中则存在端粒酶的异常高表达,同时伴随着端粒长度的稳定。
