端粒和端粒酶.ppt

端粒与端粒酶
端粒
端粒（telomere）是染色体末端的结构。染 色体DNA末端膨大成粒状，像帽子那样盖在 每条染色单体的两端。因此，每对染色体有 2个染色单体4个端粒，人类有23对染色体， 46条染色单体，各种生物所具有的遗传信息 均蕴藏在这些染色体的DNA中。
端粒及其基本结构
端粒
染色体末端对于染色体稳定性的重要作用， 最早是在上世纪30年代，Barbara Mclintock 和Hermann Muller在对玉米和果蝇的研究中 提出来的。Mclintock猜测这些末端特殊结构 的缺少会使染色体在有丝分裂时易发生融合 或断裂，伤害细胞。
端粒
20世纪60年代早期，Leonard Hayflick发现 人的成纤维细胞在体外培养时增殖次数是 有限的。后来许多实验证明，正常的动物 细胞无论是在体内生长还是在体外培养， 其分裂次数总存在一个“极限值”。
端粒
加利福尼亚大学的布莱克本在研究染色体 时发现其末端有大量的DNA重复序列，即 CCCCAA，该序列重复可达数十至过百次， 并折成二级结构。绍斯塔克进一步的研究， 结果证实端粒DNA的重复序列对维护染色 体的稳定性和DNA复制的完整性并且不被 降解，具有重要的作用。
端粒酶
1997年，人类端粒酶基因被克隆成功并鉴 定出了该酶由三部分组成：端粒RNA、端粒 酶协同蛋白和端粒酶逆转录酶。此酶既有 RNA模板功能又有逆转录功能，它可延长端 粒的DNA，为DNA聚合酶复制染色体长度而 不丢失末端部分提供一个平台，保障了 DNA复制的完整性。
端粒酶结构示意图
端粒酶
绍斯塔克与布莱克本等的研究还证实，端 粒的逐渐缩短或端粒酶RNA发生突变造成端 粒缩短，均能造成细胞生长衰退并逐渐停 止分裂。以上的研究揭示了“海弗列克极 限”即人体细胞只能进行大约60次的分裂， 端粒酶，他们最终 能够阻止细胞死亡，从而延缓衰老。因为 端粒酶可以合成端粒，在端粒受损时能把 端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分 裂而有所损耗，使得细胞分裂的次数增加， 端粒酶让人类看到了长生不老的曙光。
端粒与永生
在正常的细胞中，也存在染色体端粒复制。 例如，睾丸里的精母细胞，无论分裂多少 代，端粒从不消失。在胚胎发育中，器官 原基细胞的端粒也能复制，以确保器官的 生成。但一旦胚胎发育完成，只有生殖细 胞、红骨髓细胞、免疫器官里的母细胞等， 还能继续保持端粒的复制能力。
端粒与永生
美国纽约阿尔伯特·爱因斯坦医学院的研究 团队对一组平均年龄为97岁的老人及其子 女进行了研究，结果表明，这些人都继承 了可阻止细胞衰老的端粒酶，其体内端粒 酶的浓度比普通人高。该结果有助于抗衰 老药物的研发。
端粒
细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。体细 胞每分裂一次，端粒就要少5~20小节。细胞 分裂的次数同端粒的减少是同步的，也就是 说端粒损失的次数相加，正好与细胞周期的 时间相等。当缩短到一定程度时，可能会影 响相关基因表达，导致不可逆地退出细胞周 期，从而走向衰亡。
端粒酶
人们在研究DNA复制合成的过程中观察到， DNA聚合酶并不能完成DNA末端的端粒DNA 序列的复制与合成，推测可能另有其酶。 1984年格雷德在细胞抽提物中发现了这种 酶，她们将此酶命名为端粒酶并使之纯化， 同时证明此酶由RNA及蛋白质组成。
端粒与癌症
癌细胞中端粒酶有着极高的活性，而在高 活性的端粒酶作用下，因细胞分裂而丢失 的端粒将被重新合成。因此，癌变后的细 胞不能进入常规的老化衰亡过程，从而不 受控制地“疯长”，最终形成恶性肿瘤。 只有待患者机体耗尽，断绝了营养的供应， 癌细胞才不得不与病人同归于尽。
端粒与癌症
目前，针对端粒酶的各种研究已经不少， 设想根除端粒酶或抑制癌细胞中高活性的 端粒酶使癌细胞中的DNA得不到端粒的保 护，从而使其“疯长”得以控制，达到治 疗癌症的目的，为人类攻克癌症又增加了 一个新的靶点。