端粒与端粒酶

端粒是真核生物染色体末端的DNA重复片段，由许多个短的富含G重复序列组成的3撇端。

并突出于另一条DNA链的5撇端，和许多蛋白质构成。

这些重复序列并不含有遗传信息，形态上，染色体DNA末端膨大成粒状。

像两顶帽子盖在了染色体的两端，作为染色体末端的保护帽。

端粒存在戴帽和非戴帽两种状态，戴帽状态是端粒的功能状态。

细胞可以继续分裂；非戴帽状态会引发细胞周期的阻滞。

在正常的细胞分裂时，端粒可以在两种状态间变换，随着细胞分裂的继续，越来越多的细胞粒处于非戴帽状态，继而出现衰老与细胞死亡。

端粒的功能是完成染色体末端的复制，防止染色体相互融合、重组和降解，维持染色体的完整性。

端粒的DNA序列既有高度的保守性又有种属的特异性。

在生物体内，正常体细胞端粒的长度是有限的，随着细胞的持续分裂，端粒就会缓慢缩短，当端粒再也无法保护染色体免受伤害时，细胞就会停止分裂，或者变得不稳定。

因此，生物体细胞分裂的次数是有限的。

端粒的长度决定了细胞的寿命，所以端粒又被称为“生命的时钟”。

端粒酶的主要成分是RNA和蛋白质，即核糖核酸蛋白质复合体。

是端粒重复序列延伸的反转录DNA聚合酶。

真核细胞染色体末端DNA的复制不是由DNA聚合酶完成的，而是由端粒酶催化合成的。

以其自身RNA组分为模板，并且RNA上含有引物特异识别位点。

蛋白质具有催化活性，以端粒3撇端为引物，通过反复延伸与移位，又反复地将重复片段加到突出的3撇端上，而互补的富含C的延伸像后随链那样复制，未补偿由去除引物引起的末端缩短。

因此在端粒的保护中，端粒酶起着至关重要的作用。

但端粒的延长并非只有端粒酶一种途径，而是存在端粒酶依赖和非端粒酶依赖两种。

人端粒酶结构主要包括3部分：端粒酶RNA(hTR);端粒酶催化亚单位（hTERT）和端粒相关蛋白质（TPI/TLPI）
人体细胞中端粒酶合成和延长端粒的作用是在胚胎发育过程中完成的，当胚胎发育完成后，端粒酶活性在大多数组织中消失，除生殖细胞、造血干细胞以及外周淋巴细胞的等少数几种细胞外。

由此认为胚胎期获得的端粒应以足够维系人体的整个生命过程中因细胞分裂所致的端粒缩短。

端粒酶活性阳性细胞中的hTERT基因突变或沉默则细胞端粒酶活性消失。

在端粒酶活性阴性的细胞中导入编码的hTERT基因，则可以重建细胞的端粒酶活性，结果细胞的端粒增长，寿命延长，老化过程延缓，甚至出现永生化现象。

目前认为，细胞的衰老是由端粒的丢失引起的，而端粒的丢失又与端粒酶的活性有关，人体细胞内端粒酶活性的缺失导致端粒缩短，这种缩短使得端粒最终不能被细胞识别，端粒一旦短于“关键长度”，就很有可能导致染色体双链断裂，使细胞进入M1期死亡状态。

随着端粒的进一步丢失，将导致进一步的危机，即M2期死亡状态。

当几千个端粒DNA丢失后，细胞就会停止分裂进入衰老状态。

新进研究显示引起细胞衰老的原因与端粒的长度无关，而与以下几个因素有关：端粒的位置效应、DNA损伤信号以及端粒富含G的3撇末端突出的缺失。

端粒和端粒酶的发现也是有关人体衰老、癌症和干细胞等研究的谜题拼图中重要的一片，次发现使我们对细胞的理解增加了新的维度，清楚地显示了疾病的机理，并将促使我们开发出潜在的新的疗法。

尽管已有越来越多的有关端粒与端粒酶的研究成果，但这一领域仍然存在着不少有待解决的问题等待着人类去探索去认知。