端粒和端粒酶培训课件
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端粒与端粒酶 ppt课件
端粒酶的结构
端粒酶
是端粒复制所必须的一种特殊的DNA 聚合酶
具有逆转录酶活性 能以hTR为模板，向染色体末端添加
TTAGGG序列
端粒酶作用模式
端粒酶作用模式
端粒酶延伸端粒的机制
端粒酶
在大多数的正常人的体细胞中没有活性 近年来的研究发现：
衰老者端粒缩短 大约在85%-95%的肿瘤细胞中检测到了端粒
端粒下区 subtelomeric region 与端粒DNA相邻，由一 些退化的端粒DNA片断 的重复组成
端粒DNA序列
人的端粒DNA序列
长约5～15kb 序列：（TTAGGG）n ，串联重复
不同生物端粒DNA长度
酵母 尖毛虫 小鼠 大鼠
200 — 400 bp 20 bp 5 — 80 kb 150 kb
如果细胞要维持其正常分裂，就必须激活端 粒酶，阻止端粒的进一步丢失
否则，细胞不能进行染色体的正常复制 只有重新获得端粒酶活性的细胞，才能继续
生存下去 无法激活端粒酶的细胞（即无法阻止端粒进
一步丢失），只能面临趋向衰老
端粒丢失与衰老关系
端粒丢失是衰老的原因？还是结果？ 目前的研究结果还处在探索阶段，各
衰老端粒/端粒酶 癌症
衰老可能是由端粒的缩短所致， 激活端 粒酶似乎可以阻止衰老
可是，端粒酶一旦被重新激活，细胞又 将成为永生化细胞，继而衍变为癌细胞
如何能恰当、正确的发挥端粒/端粒酶在 解决衰老与癌症中的作用？ 生命科学领域一个极具挑战性的课题
端粒抑制剂的研究
Colorado大学的Thomas Cech 和Robert Weinbrg博士：
已克隆出一种控制人类细胞端粒酶活性的基因
应用这种基因，很有可能得到一种新的蛋白 质——端粒酶控制剂
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
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。
端粒和端粒酶
端粒和端粒酶一、端粒的定义和功能端粒是染色体末端的DNA序列，它们在细胞分裂过程中起到保护染色体稳定性的重要作用。
端粒由重复的DNA序列重复单元组成，其中最典型的是人类端粒的DNA序列为(TTAGGG)n（n为重复次数）。
端粒的主要功能在于防止染色体末端的损失和减缩，并保护染色体免受DNA损伤和酶解攻击。
二、端粒酶的作用2.1 端粒酶的结构端粒酶是一种酶类，负责在细胞分裂过程中补充端粒的缺失。
它是由两个基本亚单位组成的复合酶，其中一个亚单位称为TERT（telomerase reverse transcriptase），负责提供酶的催化活性，另一个亚单位称为TERC（telomerase RNA component），是一种RNA分子，提供了端粒序列的模板。
2.2 端粒酶的功能端粒酶的功能主要是通过在DNA末端添加端粒序列来延长端粒。
在染色体复制过程中，DNA的末端由于DNA聚合酶的工作机制无法完全复制，因此每次细胞分裂时，染色体的末端会逐渐缩短。
而端粒酶通过添加端粒序列，可以提供一个模板，使得DNA末端得到延长，从而保护染色体的稳定性。
三、端粒和生物老化的关系3.1 生物老化的原因生物老化是指生物体随着年龄的增长而出现的功能下降和衰老的过程。
而端粒的缩短是导致生物老化的重要原因之一。
随着细胞分裂的进行，端粒的长度会逐渐减少，当端粒长度减到一定程度时，染色体末端的保护功能将会丧失，导致染色体的不稳定性和衰老。
3.2 端粒和细胞衰老的关系细胞的衰老也与端粒的缩短密切相关。
当细胞的端粒长度减小到一定程度时，细胞进入衰老状态，无法继续分裂和增殖。
这种细胞衰老被称为克隆老化。
克隆老化意味着细胞失去了再生能力，这在许多年龄相关疾病的发生过程中起到了重要的作用。
四、端粒酶与癌症的关系4.1 端粒酶在癌症中的表达在正常细胞中，端粒酶的表达很低，因此端粒长度会逐渐减少，导致细胞衰老。
而在癌细胞中，端粒酶表达水平显著增高。
端粒与端粒酶PPT精选文档
细胞内正常复制。这一方面证实了端粒对染色体的保
护作用，也使 DNA的大片段克隆成为可能，为后来
的人类基因组测序奠定了基础。
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一、端粒与端粒酶的发现
1984年，伊丽莎白在试验中发现了一 个有趣的现象：不论是四膜虫还是酵 母自身的端粒序列都可以在酵母中被 保护和延伸。而带着四膜虫端粒DNA 的人工染色体进入到酵母后，复制后 被加上的是酵母端粒序列而非四膜虫 的端粒序列。
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三、端粒酶的结构与功能
目前认为端粒酶主要由3个部分构成，即端粒 酶 RNA(telomerase RNA，TR)、端粒酶相关蛋 白质(telomerase — associated protein， TP1/ TP2) 和端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase，TERT)。
长寿梦想的“天梯”
——端粒与端粒酶
主人：杨长友
重庆师范大学生命科学学院 生物化学与分子生物学专业
1
2009年诺贝尔生理学或医学奖
贡献：揭示了 “how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase” (染色体是如 何被端粒和端粒酶保护的)。
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一、端粒与端粒酶的发现
实验过程大致如下： 1、将底物寡聚核苷酸（端粒DNA、随机序列 DNA）进行放射性标记； 2、将高浓度的寡聚核苷酸底物与高浓度的四 膜虫细胞裂解液一起孵育； 3、通过放射性标记的核苷酸来检测体外端粒 序列的合成。
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一、端粒与端粒酶的发现
结果显示，当四膜虫细胞裂解液加入四膜虫或 酵母端粒序列DNA时，其明显被重新加上了 DNA碱基，而且以 6个碱基递增的方式延长， 与四膜虫端粒重复基本单位为 6个碱基正好吻 合，而对于随机序列的DNA底物并不发生延伸。
端粒与端粒酶演示文稿
PNA对DNA或RNA的亲和力较相应DNA与 DNA 和 DNA与RNA之间的亲和力高
在100mmol/L NaCl 溶液中，每碱基的Tm值约升高5℃； 导致PNA-DNA双链和PNA-RNA双链的Tm值升高的原因是
由于 PNA-DNA和 PNA-RNA 中两条单链之间缺乏静电排斥
力；
PNA-DNA 和PNA-RNA双链的方向可以是同向平衡，也 可以是反向平衡，反向平衡时Tm值更高。
第16页，共54页。
端粒酶作用模式
第17页，共54页。
端粒酶延伸端粒的机制
第18页，共54页。
端粒酶
在大多数的正常人的体细胞中没有活性 近年来的研究发现：
衰老者端粒缩短； 大约在85%-95%的肿瘤细胞中检测到了端粒酶来自活性（端粒酶阳性）。提示：
端粒、端粒酶与癌症之间存在相关性？？？ 端粒、端粒酶与衰老之间存在相关性？？？ 端粒酶激活可能是细胞癌变（或永生化）的一个
第27页，共54页。
衰老端粒/端粒酶 癌症
衰老可能是由端粒的缩短所致，激活端粒酶 似乎可以阻止衰老。
可是，端粒酶一旦被重新激活，细胞又将成 为永生化细胞，继而衍变为癌细胞。
如何能恰当、正确的发挥端粒/端粒酶在解决 衰老与癌症中的作用？ 生命科学领域一个极具挑战性的课题。
第28页，共54页。
端粒抑制剂的研究
羧基链与骨架中甘氨酸的氨基连接；
PNA 具 有 与 天 然 DNA 相 类 似 的 结 构 特 征 和 相 同 的
DNA/RNA结合特性。
第34页，共54页。
PNA与DNA结构比较
1. 骨架由 N-
（ 2-氨基 乙基）甘 氨酸构成 2. 碱基通过 亚甲羧基 链与骨架 中甘氨酸 氨基连接
端粒与端粒酶PPT2.
克隆动物端粒长度的研究
体细胞核移植作为一种有效的无性生殖手段， 在基础研究、组织再生和挽救濒危动物方面有着 巨大的应用力，因此越来越多的受到人们的关注。 目前，在克隆动物端粒长度的研究中，研究 者们比较感兴趣的问题主要有：1、体细胞核移植 生产的克隆动物分娩常会出现各种缺陷，这是否 与端粒长度变化造成发育畸形、 衰老和疾病有关？ 2、克隆动物的端粒在重构胚(胚胎早期)是否或如 何被修复； 3、端粒长度是否会恢复到正常。
五、端粒与端粒酶的研究现状
端粒检测
Telome Health公司 由端粒研究先驱卡尔 文· B· 哈利（Calvin B. Harley）与伊丽莎白· 布 莱克本 ( Elizabeth H. Blackburn)于2010年1月 共同创立。 Life Length公司 由西班牙国立研究中心端粒 与端粒酶研究的负责人玛利亚· A· 布拉斯科 （Maria A. Blasco）在2010年9月创立。
端粒的位置
一、端粒与端粒酶的发现
• 1978 年伊丽莎白通过体外 DNA 复制实验，推断出模 式生物四膜虫（Tetrahymena thermophila）的端粒中 含有许多重复的 5’- CCCCAA- 3’六碱基序列，首次 阐明了四膜虫的端粒结构。同时，杰克· 绍斯塔克正 试图在酵母中建构人工线性染色体，希望它能够像自 然染色体一样在细胞中复制。但他构建的人工染色体 转化入细胞后总是很快降解。 • 1980年，当伊丽莎白报道她关于端粒DNA的发现时， 引起了杰克的极大兴趣。于是二人合作将新发现的四 膜虫端粒序列和人工染色体连接到一起，而后导入酵 母细胞。奇迹出现了，人工染色体不再降解，可以在 细胞内正常复制。这一方面证实了端粒对染色体的保 护作用，也使 DNA的大片段克隆成为可能，为后来 的人类基因组测序奠定了基础。
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。”
最新review：端粒与端粒酶讲学课件
端粒结合蛋白（那些端粒结合或参与端粒调控的蛋白成分）包括两种： A、保卫蛋白复合体（Sheherin），由端粒重复序列结合因子（TERF1、TERF2), 端粒保卫蛋白1（POT1），TERF1相互作用 核蛋白（TIN2),TIN2相互作用蛋白1 （TINT1）及阻抑和活化蛋白1（Rap1）组成，各分布在染色体端粒上。 B、非保卫蛋白有DNA修复蛋白RADSO,NBSI,Ku86和DNAKsc等，各分布在不局 限的端粒上。
处于合适的长度,从而维持机体正常的发育过程.
——引自高等教育出版社《细胞生物学》P463
端粒酶篇
综述：端粒酶( Telomerase)是一种由RNA 和蛋白质组成的特异核糖核酸蛋白复合体,具有逆 转录的酶活性, 能以自身的RNA 为模板5 ’-CUAACCCUAAC--3’通过逆转录合成端粒重复序列 并连接到染色体末端以补偿细胞分裂时端粒的缩 短,使细胞获得无限增殖能力
补充
(1) 端粒即染色体线状DNA 末端与一些端粒 DNA 结合蛋白构成的结构;
(2) 末端复制问题是调控生物寿命的正常机
制,端粒DNA 的长度是细胞寿命的“计数 器”;
(3) 端粒酶可通过“加尾”的方式补充复制 时丢失的端粒DNA ,延长细胞的寿命;
(4) 一些端粒相关蛋白参与端粒酶或端粒的 调控;
端粒DNA的结构
人们对端粒结构的认识是不断发展的。到目前为止，科学家们一共对其提示 出了两种解释：四联体结构和d-loop-t-loop假说
The classic view
端粒DNA有两条长短不同的DNA链组成。一条富含G，一条富含C。富含G的 那条链5‘→3’指向染色体末端，此链比富含C的链在其3‘末端尾处可多出12~16 个核苷酸长度，即3’悬挂链（3‘overhang strand），一定条件下能形成一个大 的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构，此结构是通过单链之间或单链内对应的残 基之间形成Hoogsteen碱基配对，从而使四段富含G的链旋聚段的四连体DNA。也 有人认为，端粒G链序列可以形成稳定的发卡结构，它和四联体结构都被认为与 DNA保护功能有关。
处于合适的长度,从而维持机体正常的发育过程.
——引自高等教育出版社《细胞生物学》P463
端粒酶篇
综述：端粒酶( Telomerase)是一种由RNA 和蛋白质组成的特异核糖核酸蛋白复合体,具有逆 转录的酶活性, 能以自身的RNA 为模板5 ’-CUAACCCUAAC--3’通过逆转录合成端粒重复序列 并连接到染色体末端以补偿细胞分裂时端粒的缩 短,使细胞获得无限增殖能力
补充
(1) 端粒即染色体线状DNA 末端与一些端粒 DNA 结合蛋白构成的结构;
(2) 末端复制问题是调控生物寿命的正常机
制,端粒DNA 的长度是细胞寿命的“计数 器”;
(3) 端粒酶可通过“加尾”的方式补充复制 时丢失的端粒DNA ,延长细胞的寿命;
(4) 一些端粒相关蛋白参与端粒酶或端粒的 调控;
端粒DNA的结构
人们对端粒结构的认识是不断发展的。到目前为止，科学家们一共对其提示 出了两种解释：四联体结构和d-loop-t-loop假说
The classic view
端粒DNA有两条长短不同的DNA链组成。一条富含G，一条富含C。富含G的 那条链5‘→3’指向染色体末端，此链比富含C的链在其3‘末端尾处可多出12~16 个核苷酸长度，即3’悬挂链（3‘overhang strand），一定条件下能形成一个大 的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构，此结构是通过单链之间或单链内对应的残 基之间形成Hoogsteen碱基配对，从而使四段富含G的链旋聚段的四连体DNA。也 有人认为，端粒G链序列可以形成稳定的发卡结构，它和四联体结构都被认为与 DNA保护功能有关。
端粒与端粒酶PPT课件
端粒酶激活剂与抑制剂的研究前景
01
02
03
端粒酶激活剂
研究寻找能够激活端粒酶 的药物或化合物，为肿瘤 治疗提供新策略。
端粒酶抑制剂
开发高效、特异的端粒酶 抑制剂，用于抑制肿瘤细 胞增殖和诱导细胞凋亡。
联合治疗
研究端粒酶激活剂和抑制 剂的联合应用，以实现更 有效的肿瘤治疗。
端粒长度作为疾病预测指标的前景
疾病风险预测
通过检测个体端粒长度， 预测患某些疾病的风险， 如心血管疾病、癌症等。
个体化医疗
根据个体端粒长度情况， 制定针对性的预防和干预 措施，实现个体化医疗。
临床应用价值
进一步验证端粒长度作为 疾病预测指标的临床应用 价值，提高预测准确率。
THANKS
感谢观看
04
端粒与端粒酶的未来展望
端粒与端粒酶在医学领域的应用前景
抗衰老药物研发
利用端粒和端粒酶活性调节机制， 开发抗衰老药物，延长人类寿命。
肿瘤治疗
通过抑制或激活端粒酶活性，实现 肿瘤细胞的增殖控制或诱导肿瘤细 胞凋亡，为肿瘤治疗提供新途径。
遗传性疾病治疗
针对一些与端粒和端粒酶相关的遗 传性疾病，如骨髓衰竭综合征等， 通过基因治疗或干细胞移植等方法 进行治疗。
端粒与端粒酶ppt课件
• 端粒与端粒酶简介 • 端粒与端粒酶的生物学意义 • 端粒与端粒酶的研究进展 • 端粒与端粒酶的未来展望
01
端粒与端粒酶简介
端粒的结构与功能
端粒的结构
端粒是染色体末端的特殊结构，由DNA序列和蛋白质组成，具有保护染色体和 维持基因稳定性的作用。
端粒的功能
端粒的主要功能是防止染色体融合和降解，保护染色体结构的完整性和稳定性， 同时参与细胞分裂和复制过程中的DNA损伤修复。
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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
端粒和端粒酶
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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。
端粒和端粒酶
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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
端粒酶RNA(hTR)
端粒酶逆转录酶（TERT）
端粒酶结合蛋白（TEP）
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。
端粒和端粒酶
5
端粒长短与细胞生命历程密切相关
端粒
染色体
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。
端粒和端粒酶
4
真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而
列的多次重复后发现了端粒酶 (telomerase TRAP-eze) 。
端粒和端粒酶
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。
CAACCCCAA
端粒和端粒酶
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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。
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
端粒和端粒酶
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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，维持细胞 增殖潜能。端粒酶以自身RNA为模板合成端 粒酶重复序列，具有逆转录酶活性，它的活 性不依赖于DNA聚合酶，对RNA酶、蛋白酶 和高温均敏感。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。
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，最终导致细胞脱离护染色体结构和功能的完整性
染色体
对外: 抵御核酸酶等外界 因素的袭击
对内: 染色体DNA的 末端复制问题
端粒和端粒酶
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端粒的结构特点
GT链的5’ 3’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’-端羟基存在。 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。
端粒和端粒酶
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端粒 染色体DNA
端粒和端粒酶
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
端粒
细胞分裂
细胞分裂
细胞将停止分裂而趋于老化
端粒和端粒酶
6
端粒：是真核细胞线性染色体末端特殊结构。
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
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。
端粒和端粒酶
3
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。
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。
端粒和端粒酶
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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。