端粒与端粒酶PPT课件
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真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短， 这个缩短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分 裂进一步缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐 渐缩短，直至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则 从细胞出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂 后定有其它机制保持单细胞生物传代存活，生殖细 胞亦如此。
5
端粒：是真核细胞线性染色体末端特殊结构。
7
二、端粒酶的结构与功能
在端粒被发现以前，人们就推测生殖细胞之所 以能世代相传，其中可能存在一种维持端粒长度的 特殊机制，体细胞可能正是由于缺乏这种机制，它 的染色体末端才面临着致死性缺失（deletion）的危 险。因此在正常人体细胞间永生化细胞 （immortalized cells）及肿瘤细胞的转化过程中可 能也存在着与生殖细胞类似的机制。这些细胞怎样 保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢？科学 家们发现端粒确实随着每次分裂而缩短，但也会被 新合成的端粒片断再延长。科学家们怀疑，可能尚 有末被发现的酶，该酶具有标准的DNA多聚酶所不 具备的功能，能使已缩短的端粒延长，使科学家们 兴奋的是到1984年首先在四膜虫中证实了这种能使 端粒延长的酶—端粒酶的存在。
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第一节 端粒与端粒酶
一、端粒的结构与功能
1972年James Watson提出了“复制末端问 题”，复制DNA的DNA多聚酶并不能将线性染色 体末端的DNA完全复制。也就是说在线性DNA复 制时，DNA多聚酶留下染色体末端一段DNA（一 段端粒）不复制。
端粒DNA复制的特点是在每次DNA 复制中， 每条染色体的3'端均有一段DNA无法得到复制， 随着细胞每次分裂，染色体3'一末端将持续丧失 50-200bp的DNA，因而细胞分裂具有一定的限度， 即分裂寿命。所以端粒的长度可作为细胞的“分 裂时钟”，反映细胞分裂能力。
9
人类TERT（hTERT）基因为一单拷贝基因,定位于5p15. 33 , 具有7个保守序列结构域单元和端粒酶特异性结构域单元T。 破坏TERT 将消除端粒酶活性并致端粒缩短。
端粒酶逆转录酶（TERT）
端粒酶RNA(hTR)
端粒酶RNA是第一个被克隆的端粒酶 组分。端粒酶RNA含有与同源端粒DNA 序列TTAGGG的互补序列,核糖核酸酶H 切割此模板区,能使体外消除端粒酶 延长端粒的功能。
6
端粒DNA由两条互相配对的DNA 单链组成, 其 双链部分通过与端粒结合蛋白质TRF1和TRF2 结合 共同组成t环(t loops)。这种t 环特殊结构可维持染色 体末端的稳定,保持染色体及其内部基因的完整性,从 而使遗传物质得以完整复制。缺少端粒的染色体不 能稳定存在。
端粒DNA与结构蛋白形成的复合物如同染色体 的一顶“帽子”，它既可保护染色体不被降解，又 避免了端粒对端融合（end-end fusion）以及染色体 的丧失，同时端粒能帮助细胞识别完整染色体和受 损染色体。在生理情况下，端粒作为细胞“分裂时 钟”能缩短，最终导致细胞脱离细胞周期。
端粒酶结合蛋白（TEP）
TEP1、生存动力神经细胞基因(SMN) 产物、
hsp90 、 PinX1、 Est1p 和Est3p
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1、端粒酶RNA(hTERT) 哺乳动物端粒酶RNAs(hTR和mTR)在许多组织的不 同发育阶段,甚至那些没有端粒酶活性的组织中广泛 表达。 体内端粒酶RNA 的存在对端粒酶功能至关重要， 影响到端粒酶RNA 的稳定性与突变,也可改变体内端 粒长度，并可通过改变端粒完整性或端粒结合因子的 末端结合位点致细胞核分裂后期细胞死亡 。
2
端粒与端粒酶是当今生物学研究的热点。 端粒是位于真核细胞染色体末端的核酸－蛋白 复合体,其功能在于维持染色体的稳定性和完整性。 端粒酶是一种核酸核蛋白酶,能以自身的RNA 为模板合成端粒的重复序列,以维持端粒长度的稳 定性。 许多研究表明,端粒、端粒酶的功能失调将影 响细胞的生物学行为，包括细胞周期的稳定性、细 胞增殖、癌变、凋亡、衰老。
端粒酶RNA转录模板 远端区参与和底物的结合。 近端区能添加特定的核苷酸,对底物识别并不重要。 模板边界区与端粒酶催化亚基TERT结合,也与端粒酶 相关因子Est1p和Ku 结合。
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2、端粒酶逆转录酶(Telomerase reverse transcriptase,TERT)
几乎所有存在端粒酶的机体均含有一单独的 TERT 基因, 哺乳动物TERT 的转录由许多转录因 子、激素和细胞外信号严格控制。不同的转录因 子调节hTERT在不同的细胞内含物中的表达。癌基 因c-myc是一个受特殊信号调节的可诱导癌基因, 并可与H－Ras、N－Ras、多瘤病毒MT、LT 等癌基 因协同作用, 促进细胞无限增殖, 获得永生化并 发生癌变。
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㈠ 端粒酶源自文库结构 端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由RNA 和结合的蛋白质组成,是RNA依赖的DNA 聚合酶。它是 一种特殊的能合成端粒DNA的酶,通过明显的模板依赖 方式每次添加一个核苷酸。
端粒酶实质上是一种特殊的逆转录酶
端粒酶RNA(hTR) 端粒酶逆转录酶（TERT） 端粒酶结合蛋白（TEP）
由端粒DNA和端粒相关蛋白组成。
端粒DNA：为不含功能基因的简单、高度重复序列,
在生物进化过程中具有高度保守性。
不同物种的端粒DNA 序列存在差异。
人类及其它脊椎动物染色体端粒的结构是 5′TTAGGG3′的重复序列, 长约15kb。体细胞的端粒有 限长度（telomere restriction fragments TRFS）大多数 明显短于生殖细胞，青年人的TRFs又显著长于年长 者，提示TRFs随着细胞分裂或衰老，在不断变短， 主要是由于DNA聚合酶不能完成复制成线性DNA末 端所致。
端粒与端粒酶
陈莉 南通大学基础医学院
1
早在30年代，两名遗传学家Muller和 Mcclintock分别在不同的实验室用不同的生物做实 验发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重 要，Muller将这一结构命名为端粒（telomere）。 直到1985年Greider等从四膜虫中真正证实了端粒 的结构为极简单的6个核苷酸TTAGGG序列的多次 重复后发现了端粒酶(telomerase TRAP-eze) 。
真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短， 这个缩短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分 裂进一步缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐 渐缩短，直至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则 从细胞出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂 后定有其它机制保持单细胞生物传代存活，生殖细 胞亦如此。
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端粒：是真核细胞线性染色体末端特殊结构。
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二、端粒酶的结构与功能
在端粒被发现以前，人们就推测生殖细胞之所 以能世代相传，其中可能存在一种维持端粒长度的 特殊机制，体细胞可能正是由于缺乏这种机制，它 的染色体末端才面临着致死性缺失（deletion）的危 险。因此在正常人体细胞间永生化细胞 （immortalized cells）及肿瘤细胞的转化过程中可 能也存在着与生殖细胞类似的机制。这些细胞怎样 保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢？科学 家们发现端粒确实随着每次分裂而缩短，但也会被 新合成的端粒片断再延长。科学家们怀疑，可能尚 有末被发现的酶，该酶具有标准的DNA多聚酶所不 具备的功能，能使已缩短的端粒延长，使科学家们 兴奋的是到1984年首先在四膜虫中证实了这种能使 端粒延长的酶—端粒酶的存在。
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第一节 端粒与端粒酶
一、端粒的结构与功能
1972年James Watson提出了“复制末端问 题”，复制DNA的DNA多聚酶并不能将线性染色 体末端的DNA完全复制。也就是说在线性DNA复 制时，DNA多聚酶留下染色体末端一段DNA（一 段端粒）不复制。
端粒DNA复制的特点是在每次DNA 复制中， 每条染色体的3'端均有一段DNA无法得到复制， 随着细胞每次分裂，染色体3'一末端将持续丧失 50-200bp的DNA，因而细胞分裂具有一定的限度， 即分裂寿命。所以端粒的长度可作为细胞的“分 裂时钟”，反映细胞分裂能力。
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人类TERT（hTERT）基因为一单拷贝基因,定位于5p15. 33 , 具有7个保守序列结构域单元和端粒酶特异性结构域单元T。 破坏TERT 将消除端粒酶活性并致端粒缩短。
端粒酶逆转录酶（TERT）
端粒酶RNA(hTR)
端粒酶RNA是第一个被克隆的端粒酶 组分。端粒酶RNA含有与同源端粒DNA 序列TTAGGG的互补序列,核糖核酸酶H 切割此模板区,能使体外消除端粒酶 延长端粒的功能。
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端粒DNA由两条互相配对的DNA 单链组成, 其 双链部分通过与端粒结合蛋白质TRF1和TRF2 结合 共同组成t环(t loops)。这种t 环特殊结构可维持染色 体末端的稳定,保持染色体及其内部基因的完整性,从 而使遗传物质得以完整复制。缺少端粒的染色体不 能稳定存在。
端粒DNA与结构蛋白形成的复合物如同染色体 的一顶“帽子”，它既可保护染色体不被降解，又 避免了端粒对端融合（end-end fusion）以及染色体 的丧失，同时端粒能帮助细胞识别完整染色体和受 损染色体。在生理情况下，端粒作为细胞“分裂时 钟”能缩短，最终导致细胞脱离细胞周期。
端粒酶结合蛋白（TEP）
TEP1、生存动力神经细胞基因(SMN) 产物、
hsp90 、 PinX1、 Est1p 和Est3p
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1、端粒酶RNA(hTERT) 哺乳动物端粒酶RNAs(hTR和mTR)在许多组织的不 同发育阶段,甚至那些没有端粒酶活性的组织中广泛 表达。 体内端粒酶RNA 的存在对端粒酶功能至关重要， 影响到端粒酶RNA 的稳定性与突变,也可改变体内端 粒长度，并可通过改变端粒完整性或端粒结合因子的 末端结合位点致细胞核分裂后期细胞死亡 。
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端粒与端粒酶是当今生物学研究的热点。 端粒是位于真核细胞染色体末端的核酸－蛋白 复合体,其功能在于维持染色体的稳定性和完整性。 端粒酶是一种核酸核蛋白酶,能以自身的RNA 为模板合成端粒的重复序列,以维持端粒长度的稳 定性。 许多研究表明,端粒、端粒酶的功能失调将影 响细胞的生物学行为，包括细胞周期的稳定性、细 胞增殖、癌变、凋亡、衰老。
端粒酶RNA转录模板 远端区参与和底物的结合。 近端区能添加特定的核苷酸,对底物识别并不重要。 模板边界区与端粒酶催化亚基TERT结合,也与端粒酶 相关因子Est1p和Ku 结合。
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2、端粒酶逆转录酶(Telomerase reverse transcriptase,TERT)
几乎所有存在端粒酶的机体均含有一单独的 TERT 基因, 哺乳动物TERT 的转录由许多转录因 子、激素和细胞外信号严格控制。不同的转录因 子调节hTERT在不同的细胞内含物中的表达。癌基 因c-myc是一个受特殊信号调节的可诱导癌基因, 并可与H－Ras、N－Ras、多瘤病毒MT、LT 等癌基 因协同作用, 促进细胞无限增殖, 获得永生化并 发生癌变。
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㈠ 端粒酶源自文库结构 端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由RNA 和结合的蛋白质组成,是RNA依赖的DNA 聚合酶。它是 一种特殊的能合成端粒DNA的酶,通过明显的模板依赖 方式每次添加一个核苷酸。
端粒酶实质上是一种特殊的逆转录酶
端粒酶RNA(hTR) 端粒酶逆转录酶（TERT） 端粒酶结合蛋白（TEP）
由端粒DNA和端粒相关蛋白组成。
端粒DNA：为不含功能基因的简单、高度重复序列,
在生物进化过程中具有高度保守性。
不同物种的端粒DNA 序列存在差异。
人类及其它脊椎动物染色体端粒的结构是 5′TTAGGG3′的重复序列, 长约15kb。体细胞的端粒有 限长度（telomere restriction fragments TRFS）大多数 明显短于生殖细胞，青年人的TRFs又显著长于年长 者，提示TRFs随着细胞分裂或衰老，在不断变短， 主要是由于DNA聚合酶不能完成复制成线性DNA末 端所致。
端粒与端粒酶
陈莉 南通大学基础医学院
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早在30年代，两名遗传学家Muller和 Mcclintock分别在不同的实验室用不同的生物做实 验发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重 要，Muller将这一结构命名为端粒（telomere）。 直到1985年Greider等从四膜虫中真正证实了端粒 的结构为极简单的6个核苷酸TTAGGG序列的多次 重复后发现了端粒酶(telomerase TRAP-eze) 。