端粒和端粒酶.

端粒的结构特点
• GT链的5’端 3’端，总是指向染色体的末 端。
• 重复次数不保守。 • 链区内有缺口即游离的3’-OH存在。 • DNA的最末端不能进行末端标记，推测其
分子是一个回折结构。
端粒 染色体DNA
端粒
重复的CCCCAA链 3‘
重复的GGGGTT链
5‘
5’-CCCCAAOHCCCAACCCCAACCCCAAOHCCCAA-----3’ 3’-GGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT-----5’
端粒末端回折结构
端粒的作用
稳定染色体末端结构； 保持染色体DNA遗传信息复制的完整性， 解决决DNA末端复制问题； 与细胞衰老有关。细胞愈年轻，端粒愈长； 细胞愈老，端粒愈短。
端粒酶的结构
由RNA组分和蛋白质组分组成。
㈠ 端粒酶的结构 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
端粒的结构和功能
由富含G和T的6碱基重复序列组成，结合 一些蛋白质，构成染色体的“末端保护 帽”。没有游离的末端是染色体末端稳定 的关键。
1978年首次发现四膜虫端粒的分子组成：
端粒 染色体DNA
5’
n（ CnC（CCAA） GGGGTT）
人端粒的分子组成：
5’
n（CCCTAA ）n（
端粒
3’
（TTGGGG） n（AACCCC ）n
• ＴＲＦｌ和ＴＲＦ２均专一性地与端粒ＤＮＡ重复序列结 合。
• ＴＲＦｌ对端粒的长度起负调控作用，可以在一定程度上 抑制端粒酶在端粒末端的行为；
• ＴＲＦ２则可以防止染色体末端相互融合，对维持端粒的 正常结构必不可少。
• 其他相关蛋白则可与它们形成复合体，共同行使调控端粒 的长度和保护端粒末端结构等功能作用。
• 端粒相关蛋白质１（ＴＰｌ／ＴＬＰｌ）。 另外，还有ｈＳＰ９0，ｐ２３和ｄｙｓｋ ｅｒｉｎ等。
• 其中ｈＴＥＲＴ和ｈＴＲ是端粒酶最关键 的结构。
• ｈＴＲ的结构改变或成分的丢失均会影响端粒酶 的活性。
• ｈＴＥＲＴ为端粒酶的催化亚基，是一个包含１ １３２个氨基酸残基的多态链。具有逆转录酶的 共同结构--７个蛋白质域以及端粒酶催化亚基独 特的Ｔ框架保守区域。其编码基因位于染色体５ ｐ上。ｈＴＥＲＴ是端粒酶起作用的关键结构和 主要调控亚单位，它可以通过逆转录ｈＴＲ模板 序列，合成端粒ＤＮＡ重复序列并添加到染色体 末端，从而延长端粒长度。
3’Fra Baidu bibliotek
（TTAGGG） n（AATCCC ）n
末端补齐机制：
端粒酶
GGGGTT 5‘
（GGGGTT）n 5’
G-G配对回折
5’ 3‘ DNA聚合酶
（1）端粒T环结构 (terminal loop) ，使染 色体末端封闭起来， 免遭破坏；
（2）端粒D环结构 (displacement loop) ， 结合TRF2等蛋白，阻 止染色体末端融合和 损伤反应。
• ｈＴＥＲＴ的ｍＲＮＡ水平和蛋白表达水平则总是与端粒 酶活性呈正相关。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长，老化过程延缓， 甚至出现永生化现象
• 端粒的结合或相关蛋白最重要的是人端粒重复序列结合因 子ＴＲＦＩ,ＴＲＦ２，ＰＯＴｌ，Ｋｕ７０，Ｋｕ８０， Ｔａｎｋｙｒａｓｃｌ，ＰＩＮＸｌ，ＴＩＮ２和ｈＲａ ｐｌ等。
端粒酶活性表达能稳定端粒的长度，抑制细胞的 衰老，在生殖细胞和干细胞中可检测到高水平的 端粒酶活性。
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）
补（即RNA引物降解），如果细胞没有办法添补这些空
隙，染色体DNA将随着每一次的细胞分裂而不断缩短，
直至这种缺隙侵蚀到染色体的结构基因而使细胞消亡。
Elizabeth Blackburn Carol Greider 在细胞分裂时的染色体 如何完整地自我复制 如何受到保护以免于退化
Jack Szostak
端粒和端粒酶
telomere and telomerase
泰山学堂2013级生物取向郭雪莹
领头链 5’
5’
随从链
染色体脱氧核糖核酸的末端复制问题：
3’
5
’RNA引 物
5’
3’ RNA引物水解
3’
3
’
即DNA复制过程不能"自始至终"完整地复制整个线
性染色体，而是每次都在其5'末端留下一个空缺未能填
端粒结合蛋白
端粒帽 染色体DNA 端粒帽
5
n’（CCCCAA） n（GGGGTT）
3
（TTGGGG）n ’
（AACCCC）n
保护端粒不受核酸酶或化学修饰的作用 一般是紧密的非共价键结合
端粒酶是在染色体末端不断合成端粒序列的 酶，它可以维持端粒的长度。
它的活性不依赖于DNA聚合酶，对RNA酶、蛋白 酶和高温均敏感。
1）端粒和端粒酶的定义 2）二者的结构和功能 3）合成端粒的机制 4）在细胞衰老中的作用
1、端粒是染色体末端由重复DNA序列和相关蛋白组成的特
殊结构，具有稳定染色体结构和完整性的功能。
2、端粒酶是核蛋白逆转录酶，以自身RNA为模板， 合成端粒DNA，将端粒DNA加至真核细胞染色体 末端，为细胞持续分裂提供遗传基础。
• 对端粒酶活性的表达，ｈＴＲ和ｈＴＥＲＴ两种组分缺 一不可，但它们的表达调控应该是分离的。
• ｈＴＲ在人的组织细胞中广泛表达，是一个普遍现象。
• 而ｈＴＥＲＴ只在有端粒酶活性的细胞中（如生殖细胞、 各种具有分裂增殖能力的细胞和绝大多数肿瘤细胞）表达。
• 在端粒酶阴性的细胞中导入编码ｈＴＥＲＴ的基因，则可 重建细胞的端粒酶活性，结果细胞的端粒增长，寿命延长。
端粒酶RNA(hTR)
端粒酶逆转录酶（hTERT） 端粒酶结合蛋白（TEP）
CAACCCCAA
端粒酶RNA
1）CAACCCCAA结构，有碱基修饰。
CAACCCCAA
2）反义RNA封闭，能抑制酶活性。
反义
CAACCCCAA
RNA
• 端粒酶结构包括３部分：端粒酶ＲＮＡ(ｈ ＴＲ）；
• 端粒酶催化亚单位（ｈＴＥＲＴ）