端粒、端粒酶与肿瘤
关于端粒及端粒酶的调查报告
关于端粒及端粒酶的调查报告一：引言2009年10月5日，诺贝尔生理学或医学奖颁发给了美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们在研究端粒和端粒酶保护染色体的机理方面的贡献。
这篇调查报告将会通过资料查询和逻辑推断等方式论述关于端粒，端粒酶以及它们与肿瘤细胞的相关内容。
二：端粒和端粒酶2.1.1端粒端粒（Telomere）是染色体末端的重复DNA序列，在人细胞中长度约为几千到一两万碱基对，它防止细胞将天然染色体末端识别为染色体断裂，起着保护和稳定染色体的作用。
[1]随着细胞的分裂增殖，端粒会逐渐缩短。
当端粒的长度缩短到一定程度时，细胞的分裂便会停止。
因此，端粒具有调节细胞增殖的作用，是细胞分裂的“时钟”。
端粒的碱基序列具有极高的保守性，但不同物种的端粒仍有差异，例如：四膜虫重复序列为GGGGTT，草履虫为TTGGGG，人类和哺乳动物为TTAGGG.[2]2.1.2端粒的结构端粒通常由富含G的DNA重复序列,以及端粒结合蛋白和端粒相关蛋白组成。
端粒结合蛋白直接保护端粒DNA,端粒相关蛋白通过与端粒结合蛋白的相互作用间接影响端粒的功能。
端粒既可保护染色体不受核酸酶的破坏,又避免了因DNA黏性末端的裸露而发生的染色体融合。
[4][5]2.2.1端粒酶端粒酶（Telomerase），在细胞中负责端粒的延长的一种酶。
在端粒发现之后，人们便开始猜测存在这样一种酶，可以起到延长端粒的作用——因为随着细胞的分裂增殖和染色体的复制，端粒应当越来越短，但是某些细胞（如肿瘤细胞）的端粒长度却能够保持相对不变。
在1997年,Tom Cech实验室的Lingner在Euplotes aediculatus以及酿酒酵母中发现了真正的端粒酶催化亚基。
[3]2.2.2端粒酶的作用机理端粒酶主要依靠两种成分来实现其功能，一种名为端粒酶逆转录酶（TERT）的蛋白酶，另一种是作为模板的一小段RNA序列。
端粒和端粒酶与肿瘤的发展概况
qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv bnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqw ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop asdfghjklzxcvbnrtyuiopasdfghjklzxcv bnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq端粒和端粒酶与肿瘤 发生的研究进展 学 院 ：生命科学学院专 业 ：生物工程 姓 名 ： 指导老师：关键词端粒酶;端粒酶抑制剂;肿瘤治疗在诸多探索中，肿瘤细胞永生化的“端粒 端粒酶学说”已为越来越多的研究结果所证实。
已有的研究表明，80%～90%的恶性肿瘤中均有端粒酶的活性表达，而大多数体细胞无端粒酶的活性，由此可见端粒酶的激活在细胞永生化及肿瘤的形成中具有十分重要的作用。
近年来端粒酶抑制剂的研究和开发为肿瘤治疗提供了新的思路，并有可能成为肿瘤治疗的突破。
端粒酶与肿瘤
端粒端粒酶与肿瘤摘要端粒是保护真核细胞末端的“帽子”，当端粒的长度因细胞复制而缩短达到极限时，细胞就会走向衰老甚至死亡，而端粒酶的存在能补充已经缩短的端粒，从而延长细胞的寿命甚至使其获得永生。
而众所周知，癌症细胞的分裂就是永无止境的，这就暗示端粒-端粒酶系统于人类肿瘤的形成与发展有着密切的联系，所以分析研究他们之间的关系对于肿瘤的研究有着重要的意义。
现代科学家已经针对他们关系，设计了一些治疗癌症的办法，虽然还没有达到治愈的效果，但是我们应该有充分的理由认为随着科技的进步，癌症的治疗会变的像感冒一样简单。
关键字端粒, 端粒酶（Telomerase）, 端粒结合蛋白, , 肿瘤近年来，随着人类基因组计划的完成，端粒与端粒酶的研究已成为国际肿瘤分子生物学的研究热点，很多实验都表明了，在肿瘤发生的很多阶段中,端粒缺失造成细胞染色体结构变化以及端粒酶的再激活都可能直接看参与细胞的癌变过程。
端粒酶几乎在所有类型的肿瘤中均有不同程度的表达,已被公认为目前已知的最为广泛的肿瘤标志物之一。
1端粒的结构和功能1.1 端粒的结构端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物, 平均长度约为5 ～15kb,是DNA链自身回折并与多种端粒结合蛋白复合而成。
人类端粒是以5′2 TTAGGG23′为重复单位的富含鸟苷酸的序列, 其结构末端是3′端, 3′端并不悬挂在端粒末端,而是折回到端粒内部双链重复序列的某一区域,并将该端区域的一段自身链置换出来,取而代之与互补链配对,形成的一个环称为T环, 3′最末端单链区反转探入端粒的双链区再形成D 环。
端粒结合蛋白包括端粒酶、保卫蛋白复合体及非保卫蛋白。
保卫蛋白复合体由端粒重复序列结合因子,结合因子2（ TRF2）,端粒保卫蛋白1 , TRF1 相互作用核蛋白,TIN2 相互作用蛋白1及阻抑和活化蛋白1 这6个蛋白组成,主要分布在染色体端粒上,保持端粒结构的稳定。
端粒酶作为肿瘤标志物的研究进展
端粒酶通过延长端粒序列来增加染色体稳定性，从而维持细胞寿命。在正常细胞中，随着细胞分裂次数的增加 ，端粒序列逐渐缩短，当端粒缩短至一定程度时，细胞进入复制停滞期或凋亡。而在肿瘤细胞中，端粒酶的表 达水平较高，能够维持端粒序列的长度，使肿瘤细胞逃避正常的细胞衰老和死亡过程。
端粒酶与肿瘤的关系
端粒酶活性可以预测肿瘤的预后，为患者和医生提供参 考。
04
端粒酶作为肿瘤标志物的 前景和挑战
提高检测灵敏度和特异性
总结词
提高端粒酶作为肿瘤标志物的检测灵敏度和特异性是 关键的挑战之一。这需要深入研究端粒酶的生物学机 制和肿瘤细胞中端粒酶的表达调控机制，以发现更特 异和敏感的检测方法。
详细描述
目前，已经有一些基于端粒酶的肿瘤标志物检测方法 ，如端粒酶活性检测、端粒酶RNA检测等。但是，这 些方法的灵敏度和特异性还需要进一步提高。例如， 一些非肿瘤疾病或良性疾病中也可能出现端粒酶活性 升高的情况，这会给诊断带来一定的干扰。因此，开 发出更特异和敏感的检测方法是非常重要的。
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《端粒酶作为肿瘤标志物的 研究进展》
2023-10-29
目 录
• 端粒酶概述 • 端粒酶的检测方法 • 端粒酶作为肿瘤标志物的应用 • 端粒酶作为肿瘤标志物的前景和挑战
01
端粒酶概述
端粒酶的生物学作用
端粒酶的组成
端粒酶是由RNA和蛋白质组成的复合体，其中RNA为模板，提供端粒重复序列，蛋白质为催化酶，促进端粒 DNA合成。
端粒酶研究的历史与现状
端粒酶的发现
20世纪80年代，科学家们发现了端粒酶，并认识到其在维持染色体稳定性和细胞寿命中的重要作用。
端粒酶作为肿瘤标志物的研究
端粒和端粒酶分析解析ppt课件
端粒酶延长端粒的模式
端粒酶可结合到3’末端上，RNA模板5’端识别DNA 的3’端并相互配对，以RNA链为模板使DNA链延伸 合成一个重复单位后在跳跃到（也可以连续移动）另 一个单位；3’端单链又可回折作为引物合成相应的 互补链。
其活性只需dGTP和dTTP，组装时需要DNA聚合酶的 参与。
端粒的长度不取决于端粒酶，而是由其他结合于端粒 酶的蛋白决定。
小结
除端粒的功能外，端粒的发现过程也带给我们很多启 示，首先，科学工作者不能将自己的思路禁锢在自己相对 较窄的研究领域，与不同领域的人多加交流，换角度思考 问题都会使人的思想更为开阔。 其次，在进行高风险、高回报研究时要勇于设想、敢于 实践。 再则，对新鲜有趣的事物要积极探究真相，即便最初可 能看不到它的利用价值。因为人类了解世界的过程就像盲 人摸象，人们最先看到的往往是零散无序的事物，但在这 种零散的背后，却是环环相扣、密不可分的真实世界。
前言
端粒是染色体末端由重复DNA序列和相关 蛋白组成的一种特殊结构，具有稳定染色体结 构及完整性的功能，会随染色体复制与细胞分 裂而缩短。端粒酶是一种核糖核蛋白，能以自 身RNA模板合成端粒DNA，为细胞持续分裂提 供遗传基础。由于端粒和端粒酶与细胞衰老、 肿瘤发生等现象密切相关，所以它也成为了科 学家们当前的研究热点。
生命钟说
人体细胞中端粒酶合成和延长端粒的作用是在 胚系细胞中完成的，当胚胎发育完成以后，端 粒酶活性就被抑制。即在胚胎发育时期获得的 端粒，应已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。
所以， 当人体出生以后，染色体端粒就象是一 个伴随着细胞分裂繁殖的“生命之钟”，它历 数着细胞可分裂的次数同时也见证了细胞由旺 盛地生长繁殖到走向衰老死亡的整个生命历 程。”
端粒研究进展
端粒、端粒酶与肿瘤端粒（telomere）、端粒酶（telomerase）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因获得永生性（immotality）而具有了无限制增殖能力，而肿瘤细胞无限增殖能力的维持则依赖于端粒酶的激活及端粒的稳定。
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。
1 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含鸟嘌呤碱基DNA序列及相关蛋白组成。
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。
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-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。
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酶的催化活性单位。
1.1 人类酶端粒酶RNA端粒酶RNA为端粒酶的主体结构，含有编码端粒的模板区、端粒酶蛋白结合区等。
hTR 长约450个碱基，模板区序列为5′-CUA ACC CUA AC-3′，逆转录合成人端粒TTAGGG重复结构。
端粒酶RNA不能激活端粒酶，也就是说端粒酶RNA不能调节端粒酶活性。
1.2 端粒酶相关蛋白最近，在哺乳动物小鼠和人端粒酶中分离出端粒酶相关蛋白，并克隆了编码TP1的基因（40）。
TP1蛋白在近N端区与四膜虫的P80有许多相同氨基酸序列，说明TP1存在保守区：在近中间区，有一个A TP/GTP结合位点；在近C端区，有一个WD-40重复序列，WD-40重复序列是已知存在一类称WD-40家庭蛋白中，是一个具有蛋白结合功能的重要结构，提示TP1可能与其它蛋白结合（如：端粒蛋白），帮助端粒酶更好地发挥合成端粒功能。
TP1与端粒酶活性的关系，目前还不很清楚，在检测一些端粒酶阳性的肿瘤细胞和端粒酶阴性的正常组织的TP1mRNA，显示无明显差异。
端粒酶作为肿瘤标志物的
多标志物联合检测
端粒酶作为单一标志物可能难以 满足所有类型肿瘤的检测需求， 未来可以考虑与其他肿瘤标志物 进行联合检测，以提高检测的准
确性和全面性。
个体化医疗应用
针对不同个体、不同肿瘤类型的 端粒酶活性差异，建立个体化的 参考值和治疗方案，以实现更为
精准的个体化医疗。
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端粒酶在乳腺癌中的研究
乳腺癌细胞端粒酶表达上调
乳腺癌细胞中端粒酶的表达水平显著高于正常乳腺细胞，这有助于乳腺癌细胞的快速增殖和永生化。
端粒酶抑制剂作为乳腺癌治疗策略
针对端粒酶的治疗策略已成为乳腺癌研究热点，通过抑制端粒酶活性，可望实现乳腺癌细胞生长抑制 和凋亡诱导。
端粒酶在结直肠癌中的研究
要点一
端粒酶作为肿瘤标志物的优势
敏感性高
端粒酶在肿瘤细胞中的活性显著 高于正常细胞，因此其作为肿瘤 标志物具有较高的敏感性，能够
更准确地检测出肿瘤的存在。
特异性强
端粒酶的活性与特定类型的肿瘤关 联性强，因此可以用于鉴别不同种 类的肿瘤，具有较高的特异性。
早期检测
端粒酶在肿瘤形成早期就已经表现 出活性增强的特点，因此有可能用 于肿瘤的早期检测和预防。
端粒酶作为肿瘤标志物的
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目录
• 端粒酶简介 • 端粒酶作为肿瘤标志物的原理 • 端粒酶在不同类型肿瘤中的表现 • 端粒酶作为肿瘤标志物的优势、局限性及
挑战
01 端粒酶简介
端粒酶的定义与功能
定义
端粒酶是一种核糖核蛋白复合物 ，具有逆转录酶活性，能够延长 端粒DNA序列。
功能
端粒酶在细胞分裂过程中，能够 维持染色体端粒的长度和稳定性 ，从而确保细胞的正常增殖。
端粒、端粒酶与肿瘤
人体内有一些正常细胞也有端粒酶的活性，如生殖细 胞、骨髓细胞、造血干细胞等增殖活跃的细胞. 胞、骨髓细胞、造血干细胞等增殖活跃的细胞. 甚至，正常口腔粘膜上皮细胞、半数的肝炎组织以及绝 大多数肝硬化组织中也能检测出弱阳性的端粒酶活性。 因此利用目前多为定性和半定量的端粒酶活性测定容易 受到弱阳性的细胞的干扰，称为假阳性。
端粒Байду номын сангаас抑制剂研究进展
1.控制端粒延长靶点的物质 1.控制端粒延长靶点的物质 （1）改变端粒结构导致的端粒酶活性失常 （2）端粒结合蛋白与端粒活性抑制 2.抑制端粒酶结构和功能靶点的物质 (1)针对端粒酶RNA模板抑制端粒酶活性 (1)针对端粒酶RNA模板抑制端粒酶活性 (2)针对端粒酶的逆转录酶性质抑制端粒酶活性 (2)针对端粒酶的逆转录酶性质抑制端粒酶活性 (3)针对端粒酶促反应底物抑制端粒酶活性 (3)针对端粒酶促反应底物抑制端粒酶活性 (4)针对端粒酶的DNA锚着区抑制端粒酶活性 (4)针对端粒酶的DNA锚着区抑制端粒酶活性 (5)磷酸酯酶2A对端粒酶活性的抑制 (5)磷酸酯酶2A对端粒酶活性的抑制 (6) PKC抑制剂对端粒酶活性的抑制 PKC抑制剂对端粒酶活性的抑制 (7)一些小分子化合物对端粒酶活性的抑制 (7)一些小分子化合物对端粒酶活性的抑制
人体细胞必须克服两个障碍而得以增殖
第一个，被称为衰老，涉及p53和Rb的抑癌途径。 第一个，被称为衰老，涉及p53和Rb的抑癌途径。 这些途径的失活可以导致某些寿命的延长。然而， 这些失活并不足以导致永生化。和往常一样，正 常DNA聚合酶无法完全复制染色体末端的DNA， DNA聚合酶无法完全复制染色体末端的DNA， 他们的端粒会缩短。端粒持续缩短，直到细胞达 到第二增生板块，被称为危机，特征为染色体的 不稳定，终端到终端的融合，和细胞死亡。若细 胞需要生存并无限增殖，通过替代机制触发端粒 酶的表达，维持稳定的端粒DNA 酶的表达，维持稳定的端粒DNA 是必不可少的。
第十一章 端粒端粒酶与肿瘤
(四)、function Allow cells to distinguish the chromosome ends from double strand DNA breaks Prevent the degradation or fusion of chromosome ends, and is essential for maintaining the integrity and stability of eukaryotic genomes Indirctly influence gene expression The clock of life
Crisis or mortality mechanism2(M2) After disruption of the cell-cycle control pathways( and M0 and M1) by, for example, DNA tumor viruses, the telomeres shorten still further, until one or more becomes dysfunctional. At this time, as a consequence of telomeric fusions, many dicentric chromosomes and anaphase bridges form and result in much cell death. This checkpoint on the pathway to immortality is known as crisis or mortality mechanism 2.
Two states: A closed, protected form An open, unprotected form If no telomerase, cell may sense the open form as a dysfunctional telomere. The dysfunctional telomere may then signal a senescence arrest or cell death, depending on the integrity of genes that control and implement the senescence/telomere checkpoint.
端粒在肿瘤发生中的作用
端粒在肿瘤发生中的作用一．端粒：端粒DNA序列高度保守，人类端粒由TTAGGG重复序列构成，长度大约2～15kb，方向5’一3’指向染色体末端。
端粒在染色体末端形成T环，防止染色体重排和末端融合，同时保护着编码DNA序列，以防DNA在复制中丢失，在维持染色体稳定性中起重要作用。
不同个体的端粒长度各异，不完全复制机制使得细胞每分裂一次，端粒缩短50～100 bp。
当端粒长度缩短到某一关键值时，细胞将失去复制能力，步入老化、凋亡或恶变。
二．端粒，端粒酶与肿瘤的关系：端粒的长短与癌症的发生率和死亡率相关，Willeit等通过对787名参与者进行10年的随访发现端粒的长度与癌症的发生率和死亡率呈负相关，端粒越短者癌症的发生率和死亡率越高。
当端粒长度缩短到某一关键值时，将会引起基因突变、DNA断裂和基因重组，p53基因在细胞周期中起监视作用，可以将错配的基因修复；对于无法修复的大片段基因异常，则启动凋亡程序(I期死亡)，将细胞退出细胞周期，有效地抑制了错误信息的传递。
抑癌基因(如p53或Rb)的突变、失活。
使细胞可以绕过I期死亡，继续分裂约20～30个周期，最终端粒缩到非常短，不再能保护染色体的末端。
这些双着丝粒或基因重组细胞将进入Ⅱ期死亡，细胞迅速凋亡。
逃过Ⅱ期死亡危机的细胞端粒酶阳性，基本上获得了无限复制的能力。
端粒酶活性主要受人端粒酶反转录酶(hTERT)基因和人类染色体端粒酶mRNA(hTERC)基因调控，二者分别编码端粒酶的逆转录酶和RNA模板。
端粒酶活性的上调与hTERT基因过表达相关，hTERC基因无关。
hTERC基因在正常细胞和癌细胞中均可表达，hTERT基因主要表达于癌细胞中，正常细胞不表达或仅有少量表达。
TERT基因启动子区有细胞核因子(nuclearfactor N F )一K B 反应元件，细胞因子通过转录调控或翻译后调控机制调节端粒酶活性。
端粒酶在肿瘤发生过程中不仅通过端粒延长机制来促进瘤细胞增生,还可以与转化蛋白p21共同介导致瘤作用。
端粒酶与肿瘤的研究进展
端粒酶与肿瘤的研究进展摘要: 端粒是真核细胞染色体末端的特定DNA序列及相关蛋白质组成的复合物，依赖一种特殊的逆转录酶——端粒酶合成。
近来的研究表明，肿瘤细胞中端粒有所改变，端粒酶活性也有异常。
这就提示我们针对端粒酶而开辟出一条攻克肿瘤的新途径。
近年来，关于肿瘤分子水平上的研究表明，肿瘤的发生与不同时期不同的原癌基因的激活与抑癌基因的失活有关。
这些基因的突变或缺失使细胞端粒酶活性表达，破坏正常细胞有丝分裂到一定程度便衰老，死亡的细胞周期，使其成为永生细胞。
正常体细胞端粒酶处于失活状态。
本文将对端粒酶与肿瘤关系方面的一些研究作以简要综述。
关键词: 端粒；端粒酶；肿瘤；肝癌；衰老；治疗引言：最早观察染色体末端的科学家始于19世纪末期，Rabl[1]在1885年注意到染色体上所有的末端都处于细胞核的一侧。
20世纪30年代，两个著名的遗传学家McClintock B [2]和Muller HJ [3]发现了染色体的末端可维持染色体的稳定性和完整性。
Muller将它定义为“telomere”，这是由希腊词根“末端”（telos）及“部分”（meros）组成的。
30多年前，Hayflick[4]首次提出将体外培养的正常人成纤维细胞的“有限复制力”作为细胞衰老的表征。
在此过程中，细胞群中的大部分细胞经历了一定次数的分裂后便停止了，但它们并没有死亡，仍保持着代谢活性，只是在基因表达方式上有一定的改变。
于是Hayflick猜测细胞内有一个限制细胞分裂次数的“钟”，后来通过细胞核移植实验发现，这种“钟”在细胞核的染色体末端——端粒。
但端粒究竟是怎样的复杂结构呢？Blackburn和Gall[5] 于1978年首次阐明了四膜虫rDNA分子的末端结构，他们发现这种rDNA每条链的末端均含有大量的重复片段，并且这些大量重复的片段多是由富含G、C 的脱氧核苷酸形成的简单序列串联而成。
在1985年，CW•Greider和EH•Blackburn发现将一段单链的末端寡聚核苷酸加至四膜虫的提取物中后，端粒的长度延长了，这就说明了确实有这样的一种酶存在[6]，并将它命名为“端粒酶”（telomerase）。
肿瘤中的端粒和端粒酶
述研 究 中， 已经确 立 了端 粒维护 在转入 阶段 的重要 地位 。 通过 对 端粒 酶和 Ｐ ３研 究 和分 析 ，也拓 宽 了端 粒功 能 紊 ５
乱对 肿瘤 起源 影 响研 究的 领域 。虽 然 已经 有证 据表 明小 鼠上 皮细 胞癌 变与 端粒 功 能紊 乱有 关 ，但 是 并 没有 直观
种核 蛋 白结构 ，在每一 次 Ｄ Ａ复制 时都通过 自身磨损 从 Ｎ
是由Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ含量 水平决定 的。在 小 鼠组 织中也仅在 造血干 ５ 端粒 酶对端 粒酶 敲除小 鼠细胞 功能 的影响 在 对 端 粒
需 的 。敲 除端 粒酶 后 的小 鼠，仍 然能够 正常 生存 。
６ 端 粒 、５ Ｐ ３信 号 通 道 和 衰 老 端 粒 缩 短 能 够 促 使 细 胞 和
Ｉ ，Ｉ＾ －
Ｊ ｌ 阿 ■
肿 瘤 中 的 端 粒 和 端 粒 酶
王 晓峰 ，汉丽梅 ¨ ，孙 娜 ，高志 峰 。
（． 阳农 业 大学 ，辽 宁 １沈
沈 阳 １ ０６； １８６ 沈 阳 １０ ； １１４ ６
沈 阳 １０６） １１４
在早 期对 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和 端
４ 人和 小 鼠组 织 中端粒 酶 的表达
粒酶 的研 究 中发现 ，在人 正常 的体 细胞 中并没 有 获得表 达或 是活 性 ，只有 在 生殖 细胞和 肿瘤 细 胞才 有 很 高的表 达和 活 性 。利用 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ绿色 荧 光 蛋 白技术 发 现 ，其 活性
因产 生局 部 的修饰 和 置换 。端粒 学说 的形 成 ，对解 答肿
究 中得到 了广泛 的关注 。 ３ 肿瘤细 胞 中的端粒酶 结构和 端粒酶转 运 端粒 酶 的 本 质是 一种 核糖 核 蛋 白酶 ，其 催化 部 分 由 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和端 粒 进行 复制 。在 其 转 运 过 程 中还 需 要 一种 特 殊 结 合 蛋 白
肿瘤中的端粒和端粒酶
2011.4［收稿日期］２０１１－０３－１１［通讯作者］汉丽梅（１９６８－），女，汉族，副教授，博士，从事生物化学与分子生物学及生物信息学教学与研究。
正常细胞恶性扩增过程中需要有先天的遗传因素和后天修饰的介入。
这些恶性细胞通过抢占信号通道获得生长所需的生物活性，扩散并最终杀死宿主。
与正常细胞不同，肿瘤细胞有很高的基因重排率，并可对致癌基因产生局部的修饰和置换。
端粒学说的形成，对解答肿瘤中致癌基因不稳定性起到了重要作用。
端粒本质是一种核蛋白结构，在每一次DNA 复制时都通过自身磨损从而保护了真核生物染色体的末端。
无论是在老化的组织中，是在与癌症相关的组织增生性疾病中，端粒的磨损现象都是存在的。
如果端粒发生功能性障碍，其结果就会导致组织的不衰老或是恶性肿瘤的发生。
端粒酶的主要作用就是维持端粒的长度，并且在多例癌症晚期患者的检测中发现了活化的端粒酶。
通过近期的研究发现，端粒酶的活化与癌症的发生是有一定关联的。
本文将概括阐述正常细胞和癌细胞中端粒和端粒酶的作用。
1端粒对染色体末端的保护端粒本身是一种核蛋白结构，其序列中含有大量富含G 核苷酸的串联重复序列。
在脊椎动物中端粒序列是由TTAGGG 重复序列及其互补序列构成的双链结构，并且其中一条单链的3'悬突于外，构成了一种由数百个碱基组成的悬突结构。
这个悬突结构再通过折叠作用与双链形成一个环状结构（T 环，t-loop ），对染色体末端起到保护。
其双链通过POT1、TPP1、TIN2、RAP1、TRF1和TRF2等端粒蛋白进行调控。
2人成纤维细胞的复制性衰竭和危机期最先发现端粒和肿瘤之间联系来源于对培养基中原代人成纤维的研究。
正常成纤维细胞在传60～80代后就会出现复制衰竭，而肿瘤细胞可任意传代下去。
如果细胞过度分裂就会出现端粒的帽式结构破坏，导致染色体的紊乱和细胞凋亡。
在细胞学上，对此时期称之为危机期。
TERT （端粒酶反转入酶）通过催化端粒复制，干扰了细胞正常的复制衰竭和危机期。
端粒和端粒酶在癌症中的研究进展及意义
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、端粒酶与肿瘤的关系及其应用
端粒、端粒酶与肿瘤的报告
展
望
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
综上所述，端粒酶与肿瘤的关系错综复杂。利用 端粒酶来诊断肿瘤，虽然有一定的可行性，但它 与病理检查这一标准相比，还存在有一定的缺陷。 关于端粒酶的作用机制以及它与肿瘤的关系还需 要进一步的实验理论与临床证明和检验。在当今 21世纪对于端粒及端粒酶的进一步研究方向已经 进行到以下几个方面: (1)端粒和端粒酶的高级结构及其结合蛋白的功 能作用; ( 2)端粒和端粒酶的分子克隆及相关的分子激 活调控机制; (3)寻找端粒酶的专一性抑制剂及其在抗肿瘤中 的应用; (4)解决维持端粒的其他途径———选择性端粒 延长途径干扰端粒酶抑制剂对肿瘤的治疗问题; (5)有人提出针对端粒的靶向治疗可能比针对端 粒酶的靶向治疗更适合。 随着这一系列的研究进展,将使肿瘤治疗变得比 治疗感冒简单的前景更加光明。
端粒酶 功能
基因组完整
细胞长期的活性
潜在的继续增殖能力
端粒、端粒酶与肿瘤的关系
evidence
端粒和端粒酶的结构及 功能维持着正常细胞的 生长和分裂,是人类生命 端粒酶活性在正常哺乳动物和 有限的依据。随着对肿 人的体细胞中检测不到,但在胚 瘤发生机制的研究,人们 胎细胞、成人男性生殖细胞和 越来越认识到凡是与细 一些更新组织的增殖细胞中则 胞生长有关的因素也必 存在较弱的活性,甚至在一些细 与人类肿瘤的发生有关。 胞分化程度较低的非恶性皮肤 目前已经发现,癌细胞往 病组织中也有表达。在绝大多 往会产生额外多的端粒 数恶性肿瘤细胞中均能检测到 酶,使癌细胞能不断地分 明显的端粒酶活性,而良性肿瘤 中则检测不到。 裂繁殖。
恶性肿瘤发生的 端粒酶理论
端粒酶的激活是 恶性肿瘤发生的 一个共同途径,而 端粒酶则是各种 恶性肿瘤细胞的 一个共同的分子 标志物。
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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］。
(三)端粒的长度端粒的长度在不同的细胞之间存在着差异。
胚胎细胞和生殖细胞端粒的长度大于体细胞［7］。
体外培养细胞端粒的长度随着细胞逐代相传而缩短，每复制一代即有50～200nt的DNA丧失，端粒丧失到一定程度即失去对染色体的保护作用，细胞随之发生衰老和死亡。
所以，通过测定端粒的长度可以预测细胞的寿命［6］。
人体细胞端粒的长度不一，存在着个体差异，随着年龄的增长，端粒每年减少约15～40nt［7］，最终细胞衰老。
胚胎细胞和生殖细胞端粒的长度不随着细胞分裂次数的增加而缩短，具有无限分裂的能力，其原因就在于端粒酶的存在［7］。
二、端粒酶(一)端粒酶的结构和功能端粒酶是由端粒酶RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，通过识别并结合于富含G的端粒末端，以自身为模板，逆转录合成端粒［1］。
1995年，Junli等［8］克隆了人类端粒酶RNA基因，在长约450个碱基的人端粒酶RNA(hTR)序列中，有一段长11个核苷酸的区域(5′-UAAUAA-3′)，与人端粒序列(TTAGGG)n互补，发生在该模板区域的hTR突变将导致端粒酶功能的改变。
端粒酶蛋白质成分的别离十分困难，直到1995年，Greider等［9］才纯化并克隆了四膜虫端粒酶的两个多肽成分，即p80和p95。
1997年，人们克隆并描述了两种人类端粒酶蛋白TP1(teleraseassiatedprtein1)［10］和TP2(teleraseassiatedprtein2或hTRT)［11］。
其中TP1与四膜虫端粒酶蛋白p80同源，能与端粒酶RNA特异性结合；TP2与啤酒酵母S.erevisiae的端粒酶蛋白Est2p同源，和逆转录酶的结构相似，是端粒酶的催化亚单位，在肿瘤细胞端粒酶的激活中起关键作用［12］。
四膜虫端粒酶RNA及其两个多肽成分(p80,p95)是组成端粒酶的唯一必要成分，鉴于端粒酶在进化中的保守性，hTR和TP1、TP2是否构成了完整的人类端粒酶，目前尚无定论。
(二)端粒酶活性的调节端粒酶的活性在不同的层次上受到各种因素的调节。
1.hTR:hTR是端粒酶的重要成分，在体外培养的HeLa细胞中转染反义端粒酶RNA，将导致端粒DNA的缩短和肿瘤细胞的死亡［8］。
但许多研究说明，hTR的水平并不能代表端粒酶活性水平，缺乏端粒酶活性的细胞同样可以有hTR的表达。
可见端粒酶RNA并不是调节端粒酶活性的唯一因素［13］。
2.端粒酶蛋白：TP1或TP2基因的突变，均可导致端粒酶的失活［10，11］，TP2基因在不同的细胞有不同的剪切位点，可能以此改变TP2的生化特性，从而起重要的调节作用［14］。
3.癌基因与抑癌基因：癌基因和抑癌基因对肿瘤的发生、开展起着重要的作用。
right等［15］根据体外培养细胞的永生化过程提出了肿瘤发生的1/2模型，即细胞经过有限次的分裂后进入1期，细胞衰老走向死亡，抑癌基因p53或Rb的突变等使细胞逃脱生长控制的机理使细胞渡过1期，再次经过假设干次的分裂，进入2期，少数细胞发生端粒酶的激活成为永生细胞，此时仍然需要p53或Rb的突变存在。
有研究报道，使缺乏抑癌基因p53/Rb的肿瘤表达Rb蛋白(pRb)，细胞停滞在G0/G1期并发生老化现象，抑制pRb后细胞重新开始合成DNA，但大多数细胞在分裂中死亡，p53无此现象［16］。
另一项关于卵巢癌的研究提示，p53与端粒酶活性无关［17］。
抑癌基因与端粒酶的关系并不明确。
4.细胞分化及细胞周期对端粒酶活性的影响：用药物诱导的细胞分化实验说明，随着细胞分化，端粒酶活性随之降低，而抗分化的细胞那么无影响［18］，永生细胞株端粒酶的活性在各细胞周期中无显著变化，而与细胞的生长速度相关［19］，使细胞脱离生长周期能否抑制端粒酶的活性，各报道不一［18，19］。
然而，作出端粒酶活性与细胞周期无关的结论为时尚早，细胞的生长、分化与端粒酶活性调节间的关系，还有待于研究。
5.端粒的长度与端粒酶激活：当端粒缩短到一定程度后才有端粒酶的激活，其机理可能在于，缩短的端粒导致基因的不稳定，某些突变如激活端粒酶、丧失抑癌基因使细胞获得不死性，成为优势克拢端粒的缩短成为端粒酶激活的前提［20］。
但此理论不能解释某些肿瘤细胞中端粒较长的现象。
端粒酶活性的调节机理错综复杂、说法不一，胚胎早期端粒酶的活性随着胚胎的发育而逐渐消失(生殖细胞例外)，而细胞获得不死性及肿瘤的发生，又与端粒酶的再次激活密切相关，其机理目前还不清楚。
三、端粒、端粒酶与肿瘤(一)端粒、端粒酶与人类肿瘤的关系正常细胞的分裂次数是有限的。
端粒酶的激活是细胞走向永生化的必要途径，而永生化又被认为是肿瘤恶化的必要步骤。
肿瘤细胞的端粒长度很短，其继续缩短将导致染色体融合、细胞死亡，而端粒酶的激活可以维持端粒的长度，从而维持肿瘤的继续分裂、增殖和生存［21］。
端粒酶的表达，可能是肿瘤形成和开展的共同途径。
人类细胞端粒酶活性水平较低，以及很难获得大量的肿瘤标本，使得早期对人类端粒酶的研究受到了很大限制。
1994年，Ki等［22］创立了测定端粒酶活性的telererepeataplifiatinprtl(TRAP)法，用裂解缓冲液代替原低渗液，提高了细胞的裂解程度，并引入聚合酶链反响(PR)，使反响的灵敏性提高了104倍。
至今已在大多数人类恶性肿瘤中测到了端粒酶的活性。
有些实验说明，端粒酶的活性与某些肿瘤的恶性程度和预后相关［17，21］。
端粒酶在恶性肿瘤开展中的作用日益明晰［21］。
(二)端粒酶在妇科肿瘤方面的研究大多数妇科恶性肿瘤有端粒酶的表达［23］。
由于卵巢含生殖细胞成分，子宫内膜周期性脱落具有再生能力，使得端粒酶具有不同于一般组织的特殊性。
1.卵巢肿瘤：良性卵巢肿瘤(如生殖细胞肿瘤、乳头状囊腺瘤)、交界性肿瘤及绝经前正常卵巢可测出端粒酶活性。
但在恶性卵巢癌、低分化卵巢肿瘤及有淋巴转移者，端粒酶活性显著增高。
初步的研究说明，端粒酶活性与上皮性卵巢癌的开展及蔓延相关［17，24］。
腹水细胞的结果并不一致，有报道认为，端粒酶的阳性率不高［23］。
2.子宫内膜癌：端粒酶在子宫内膜癌中表现为强阳性，同时正常子宫内膜可以有端粒酶活性，绝经前甚至可表现为强阳性。
有关研究未发现端粒酶活性与肿瘤的分期、浸润的深度及DNA的成分相关［25］。
这与子宫内膜的周期性再生有关。
3.宫颈癌：有研究说明，端粒酶的激活发生在宫颈癌的早期，与其进展有关，有希望成为宫颈癌诊断及预后的标记物［26］。
虽然绝大多数宫颈癌端粒酶阳性，但在正常宫颈及宫颈上皮内瘤样变中的阳性率报道不一。
Zheng等［26］的研究结果为，宫颈脱落细胞涂片的端粒酶阳性率分别为7%及40%，而Grha等［23］报道的阳性率为0%。
(三)临床应用前景1.肿瘤的治疗方面：端粒酶与恶性肿瘤之间令人惊异的相关性，使他在肿瘤的诊断和治疗上有望成为行之有效的新的靶目标。
因为端粒酶主要存在于恶性肿瘤，而在大多数正常组织中没有活性或活性极低，同时由于端粒酶在恶性肿瘤的发生，尤其是在肿瘤的开展中起着关键的作用［21］。
所以，通过各种途径抑制端粒酶的活性，可能将有效地抑制大多数肿瘤的生长，而对大多数正常细胞没有影响。
这种抑制作用可以通过直接抑制端粒酶活性、抑制端粒酶RNA(如导入反义核酸)，或端粒酶蛋白成分以及诱导肿瘤细胞发生分化等方法实现。
2.诊断与鉴别诊断及临床预前方面：端粒酶可以出现在某些肿瘤的早期甚至癌前病变，在分化低有转移倾向的肿瘤中高度表达，使其在诊断及评价预前方面，具有一定价值。
在人类端粒及端粒酶的根底研究中，还存在着许多问题，有待进一步研究，如人类端粒末端的精细结构，端粒的非端粒酶延伸机理；人类端粒酶的具体结构及其基因所在的位置；端粒酶的激活机理及其活性调节；端粒酶在肿瘤的发生中的作用；如何有效地抑制端粒酶活性；缺乏端粒酶活性的肿瘤的生长机理等。
总之，端粒、端粒酶在肿瘤的研究中具有广阔的前景，将为人类攻克肿瘤开辟新的视野。
参考文献[1]RhyuS.Teleres,telerase,andirtality.JNatlanerInst,1995,87:884-894.[2]yzisRK,BukinghaJ,raLS,etal.AhighlynservedrepetitiveDNAsequene,(TTAGGG)n, presentattheteleresfhuanhrses.PrNatlAadSiUSA,1988,85:6622-6626.[3]hngL,vanStrrnselB,BrliD,etal.Anbsp;huanteleriprtEin.Siene,1995,270:1663-1667.[10]HarringtnL,PhailT,arV,etal.Aaaliantelerase-assiatedprtein.Siene,1997,275:973-977.[11]HarringtnL,Zhu,PhailT,etal.Huannbsp;telerasentainsevlutinarilynservedat alytiandstruturalsubunits.GenesDev,1997,11:3109-3115.[13]AvilinAA,PiatyszekA,GuptaJ,etal:HuanteleraseRNAandteleraseativityinirta lell-linesandturtissues.anerRes,1996,56:645-650.[14]KilianA,BtellDD,AbudHE,etal.Islatinfaandidatehuanteleraseatalytisubunitgene,hihrevealsplexspliingpatternsindifferentelltypes.HulGenet,1997,6:2021-2109.[20]IshikaaF.Telererisis,thedrivingfreinanerellevlutin.BiheBiphyRes,1997,23 0:1-6.2021-2021.。