端粒酶及其抑制剂的研究进展
端粒酶抑制剂
端粒酶抑制剂在肿瘤治疗中的最新研究进展摘要：端粒酶是一种特殊的逆转录酶，能以自身的 RNA为模板，反转录成端粒的重复单元TT AGGG加到人染色体末端，阻止端粒随细胞分裂而缩短，使细胞绕过衰老途径成为永生化细胞，导致人类肿瘤的发生。
以端粒酶为靶点，可以有多种治疗途径，本文主要介绍了端粒酶抑制剂的研究现状及新进展，重点对新型G ‐四联体稳定剂类端粒酶抑制剂、逆转录酶抑制剂及其他新型端粒酶抑制剂的研究进展进行介绍。
关键词：端粒酶抑制，G‐四联体，逆转录酶抑制剂，肿瘤，研究进展The newest research progress of the telomerase inhibitorsin cancer therapyKeywords:telomerase inhibitors，G-quadrplex DNA，Reverse transcriptase inhibitors，Tumor，research progress引言：端粒酶作为一种负责延长端粒的核蛋白逆转录酶，对于细胞染色体的稳定性和细胞活性的维持有重要作用，端粒酶的活性在正常组织中被抑制，而在恶性肿瘤细胞中其阳性率可达 84% ～95%，人体绝大部分恶性肿瘤的发生发展过程与端粒酶活性有非常紧密的联系，针对这一现象，并结合端粒酶本身的特点，人们开发出端粒酶抑制剂，应用不同端粒酶抑制剂针对端粒酶的不同组分及作用途径进行破坏或阻断，从而抑制端粒酶活性最终限制肿瘤的生长及发展，这是近年来国内外学者积极探索的一个方向。
1端粒与端粒酶概述端粒是位于真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由DNA片段和蛋白组成，其主要功能是维护染色体的完整性，端粒长度随着有丝分裂逐渐缩短，当缩短至不能维护染色体稳定时，则导致细胞凋亡。
人端粒是染色体末端的一段富含GC 的重复序列，其生物学功能主要有：①保护染色体末端完整性；②参与染色体的定位和复制，保证细胞的正常分化与繁殖；③与细胞凋亡和永生化关系密切[1]，在细胞分裂过程中，染色体末端逐渐缩短(图 1、2)，当端粒缩短至l隔界值(4kb)以下时细胞趋向凋亡。
端粒酶
端粒酶抑制剂用于肿瘤治疗的研究新进展近年来，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。
端粒酶是唯一的一种以自身RNA序列为模板将端粒重复序列复制添加到染色体3′末端的核蛋白酶。
许多研究结果表明：人类85%～90%的肿瘤细胞的端粒酶活性呈阳性，端粒酶的激活及端粒长度的稳定与肿瘤、衰老的发生和发展有密切关系，针对端粒酶基因的调控可以通过抑制端粒酶的活性来抑制肿瘤的生长并促进其凋亡，具有对肿瘤细胞特异性的作用，是肿瘤靶向治疗的一个新的研究方向。
本文中对端粒、端粒酶的结构和功能，端粒酶活性的调控，端粒酶与肿瘤和衰老的关系，端粒酶抑制剂的最新研究进展以及在肿瘤等疾病治疗中的应用前景进行综述和分析，为进一步开发天然来源的端粒酶抑制剂、研发肿瘤靶向治疗新药提供参考。
1.端粒与端粒酶1.1端粒端粒（T elomers）为真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由端粒DNA和端粒蛋白质组成，其DNA 含有大量的TTAGGG n串联重复结构，其功能是完成染色体末端的复制，防止染色体融合、重组和降解，起着保护染色体末段的作用。
端粒是线性DNA，它的末端会随周期性的复制而逐渐缩短。
Muller1于1938年首次发现这一结构并将其命名为端粒（T elomers）。
由于末端复制问题，细胞每分裂1次，端粒就缩短50～100，当端粒缩短到临界长度时，细胞就会出现衰老以致死亡，因此在正常真核细胞中，端粒可被看成是“生命的时钟”或“有丝分裂的计数器”2。
1.2端粒酶端粒酶(T elomerase) 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3。
端粒酶的主要功能是：①通过自身的RNA 模板、催化亚单位和辅助蛋白将端粒DNA 添加到染色体的末端；②维持和平衡端粒序列长度；③修复断裂的染色体末端4。
端粒端粒酶研究进展
端粒端粒酶研究进展端粒是染色体末端的一段DNA序列，它起到保护染色体稳定性和完整性的作用。
然而，由于染色体在每次细胞分裂时会缩短一段，当端粒长度过短时，染色体会发生异常，并最终导致细胞老化和死亡。
端粒酶则是一种重要的酶，它能够补充并保持端粒的长度稳定。
近年来，对于端粒和端粒酶的研究取得了许多重要的进展。
首先，科学家们对于端粒和端粒酶的结构和功能进行了深入的研究。
端粒由重复的TTAGGG序列组成，这些序列会通过端粒酶的作用被补充。
端粒酶主要由两个亚基组成：一个叫做端粒酶反转录酶TERT，另外一个则是端粒酶RNA（TERC）。
TERT具有酶的活性，而TERC则是TERT的模板，用于合成新的端粒DNA。
端粒酶通过不断循环地合成新的端粒DNA来补充端粒的长度，从而延长染色体的寿命。
其次，研究表明端粒和端粒酶在癌症中具有重要的作用。
在正常细胞中，端粒的长度会随着细胞的分裂而缩短，从而限制了细胞的生命周期。
然而，在肿瘤细胞中，端粒酶的活性会显著增加，导致细胞端粒的长度不断维持，并且细胞可以无限制地分裂。
这种增强的端粒酶活性对于肿瘤细胞的免疫逃逸、增殖和转移等方面起着重要的作用。
因此，端粒酶已成为癌症治疗的一个重要靶点，研究人员已经开始开发端粒酶抑制剂，以抑制肿瘤的生长和扩散。
此外，最近的研究发现，端粒和端粒酶在衰老过程中也发挥了重要的作用。
随着年龄的增长，端粒长度会逐渐缩短，从而引发细胞衰老和组织功能下降。
研究人员尝试通过增强端粒酶的活性来抑制细胞衰老，以延长寿命和改善老年病的发生率。
实验证据显示，通过增加端粒酶的表达或给予端粒酶活性的药物可以有效地抑制细胞衰老。
这些发现为老年病的治疗和延长寿命提供了新的研究方向。
总之，端粒和端粒酶在细胞衰老、癌症等疾病方面的研究进展迅速。
研究人员们对于端粒和端粒酶的结构和功能有了更深入的了解，并且逐渐揭示了它们在疾病中的重要作用。
未来的研究将继续深入探究端粒和端粒酶的调控机制，并开发出更具针对性的治疗手段，为人类健康的维护做出更大的贡献。
端粒酶的研究进展
盐城师范学院学生论文端粒酶的研究进展【摘要】20世纪30年代Muller发现了保持染色体稳定的端粒结构,1985年Greider和Blackburn在四膜虫细胞提取物中发现了端粒酶,并证实端粒酶具有维持端粒长度的功能。
1989年Morin等人在宫颈癌Hela细胞发现活化的人端粒酶,从此对端粒酶的研究便不断深入,本文对端粒酶的研究进展综述如下。
【关键词】端粒酶结构活性调节肿瘤问题与展望1 端粒酶的结构1985年Shampay等[1]将四膜虫端粒DNA转入酵母细胞,发现酵母端粒序列与之相连并延长,因此他们假设生物体内存在一种物质,能将特异末端序列转移至外源DNA上。
后来Greider、Blackburn等人在四膜虫细胞核提取物中首先发现并纯化了这种物质,证实该物质就是端粒酶[2],它具有端粒特异性末端转移酶的活性,它的活性不依赖于α-DNA聚合酶和DNA模板而使端粒序列自我复制[3]。
体内实验表明,端粒酶合成端粒DNA包括四个步骤:1)富含G 的3'-overhang作为引物与端粒酶RNA中的端粒互补序列相互识别、碱基互补配对;2)端粒酶RNA 作为模板,在底物dNTP 参与下,按5'→3'方向合成一个新的端粒重复序列,使染色体3'末端得以延长;3)端粒酶的转位。
端粒酶RNA模板与染色体末端配对解开,重新定位于新合成的端粒重复序列的3'末端,并重复步骤2)的聚合反应;4)互补链的合成。
目前一般认为是以新合成的端粒重复序列为模板,在DNA聚合酶作用下完成。
上述几个步骤循环重复,则可合成很多个端粒重复序列,使端粒得以延长。
对许多生物的端粒酶RNA组分研究发现:1)端粒酶RNA的一级结构不太相同;2)在纤毛虫中端粒酶RNAs有一个保守的二级结构。
最近人们在纤毛虫的端粒酶RNA中发现一种“假结”的保守结构,而且该结构在体内是和TERT装配在一起的,这样就形成了端粒酶RNA的主要结构元件,而且具有明显的定位功能。
端粒及端粒酶的研究进展
生物化学与生物物理进展PROGRESS IN BIOCHEMISTRY ANDBIOPHYSICS1999年 第26卷 第5期 Vol.26 No.5 1999端粒及端粒酶的研究进展任建国 周军 戴尧仁摘要 端粒是染色体末端独特的蛋白质-DNA结构，在保护染色体的完整性和维持细胞的复制能力方面起着重要的作用.端粒酶则是由RNA和蛋白质亚基组成的、能够延长端粒的一种特殊反转录酶.端粒长度和端粒酶活性的变化与细胞衰老和癌变密切相关.端粒结合蛋白可能通过调节端粒酶的活性来调节端粒长度，进而控制细胞的衰老、永生化和癌变.研制端粒酶的专一性抑制剂在肿瘤治疗方面有着广阔的前景.关键词 端粒，端粒酶，衰老，永生化，癌变学科分类号 Q50Progress in the Studies of Telomere and Telomerase.REN Jian-Guo, ZHOU Jun, DAI Yao-Ren(Department of Biological Science and Biotechnology, Tsinghua University, Beijing 100084,China).Abstract Telomeres are unique DNA-protein complexes at the terminals of chromosomes that play a critical role in protecting chromosomal integrity and in maintaining cellular replicative potential. Telomerase is a specialized reverse transcriptase, composed of both RNA and protein subunits, that elongates telomeric repeats. The changes in telomere length and telomerase activity are closely linked to cell aging and carcinogenesis. Telomere binding-protein may regulate telomere length by regulating telomerase activity, and then control cell aging, immortalization and carcinogenesis.The development of specific telomerase inhibitors will have broad prospect in the aspect of tumor therapy.Key words telomere, telomerase, aging, immortalization,carcinogenesis 近年来，有关端粒及端粒酶的研究异常活跃，许多新的结构和功能的发现使之成为生物学和医学关注的热点.本文拟对端粒及端粒酶的最新进展予以阐述.1 端粒(telomere) 端粒是真核细胞内染色体末端的蛋白质-DNA结构，其功能是完成染色体末端的复制，防止染色体免遭融合、重组和降解［1～3］.从单细胞的有机体到高等的动植物，端粒的结构和功能都很保守.1.1 端粒DNA 大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤.个别种类的端粒DNA重复单元很长.此外，果蝇的端粒结构非常新颖，重复序列是一个可互换的因子.端粒的DNA序列多种多样，其功能不需要独特的序列来维持.尽管在许多物种中端粒DNA有相当大的变化，但仍可在进化关系非常远的生物中发现相同的端粒序列，如所有的脊椎动物、原生动物锥虫及几种粘菌和真菌都有相同的端粒序列T2AG3.其他情况下，尽管不同的有机体有不同的端粒序列，但彼此总有明显的相关性. 端粒DNA的平均长度因物种而异.在人中大约15 kb，在大鼠中可长达150 kb，在小鼠中一般在5～80 kb之间变化，而在尖毛虫中却只有20 bp.在所有的有机体中，端粒DNA的长度总是波动变化的.酵母的端粒DNA在200到400 bp间随遗传或营养状态的改变而改变.四膜虫和锥虫等有机体的端粒长度在对数期会持续增加.相反，在人体中，随着细胞的持续分裂，端粒会缓慢缩短.1.2 端粒结合蛋白 目前对端粒结合蛋白还了解甚少.在酵母中，端粒的主要结合蛋白是Rap1p，在体外以很高的亲和性与端粒上的许多识别位点相结合.研究表明，Rap1p与端粒长度的调节有关，Marcand等［4］认为Rap1p能够阻止端粒酶接近端粒从而负调节端粒的长度.相反，Ray等［5］的研究结果表明Rap1p可以在端粒周围通过聚集端粒酶或提高端粒酶活性而延长端粒.编码尖毛虫端粒小体蛋白的基因和RAP1的基因没有相似的序列. 该蛋白的结合需要单链的T4G4T4G4尾.同Rap1p不同的是，此蛋白仅限于同染色体的末端相结合，故称之为末端专一性DNA结合蛋白.此外，在爪蟾提取物中也检测到末端专一性结合活性.因此末端限制性结合蛋白可能是端粒染色质的一个普通特性. 在人中已经鉴定出两个端粒重复序列结合蛋白(telomeric repeat-binding factor，TRF).TRF1是一个60 ku的同源二聚体双链TTAGGG重复序列结合蛋白，包含一个Myb型的C端螺旋-转折-螺旋区和一个DNA结合折叠的同源区，N端是酸性疏水区［6］.另一个端粒结合蛋白是TRF2，它与TRF1很相似，所不同的是其N端碱性很强［7］.两种蛋白在体外都专一性地与双链TTAGGG重复序列结合，在体内则位于端粒.人的hTRF与Rap1p 没有同源性.长期过表达TRF1将导致端粒逐渐地和过程性地变短.该过程可能通过抑制端粒酶活性而实现.TRF2则可以防止染色体末端相互融合［2］.最近，Kim等［8］在水稻中也鉴定出三个TTAGGG专一性结合蛋白复合物.这些复合物对双链DNA及富含胞嘧啶的单链序列无亲和性.其功能目前仍不清楚.2 端粒酶(telomerase) 端粒酶是一种自身携带模板的反转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒寡核苷酸片段.其活性取决于它的RNA和蛋白质亚基［9］.Prescott等发现酵母的端粒酶至少包含两个功能性相互作用的RNA分子，两者都可充当DNA聚合作用的模板，端粒酶至少包含两个活性位点.端粒酶除了具有反转录活性外，还具有核酸内切酶的活性［10］.小腔游仆虫中有活性的端粒酶复合物的分子质量大约是230 ku，含有一个约66 ku的RNA亚基及两个123 ku和43 ku的蛋白质亚基，大亚基专一性地和端粒DNA底物结合.端粒酶的主要功能是维持染色体末端的端粒序列，从而抵消因细胞分裂而导致的端粒DNA的消耗.最近发现，端粒酶另外一个重要的功能就是合成串联重复的TTAGGG序列，为TRF2提供结合位点，防止染色体的末端融合［2］. 端粒酶的RNA亚基是合成端粒DNA的模板，对于端粒酶的结构和催化活性都十分重要.四膜虫端粒酶RNA有159个核苷酸，模板区为5′-CAACCCCAA-3′.人端粒酶RNA有455个核苷酸，模板区为5′-CUAACCCUAAC-3′.不同种类的纤毛虫，其端粒酶RNA长度在148～209之间变化，其中9～15个核苷酸具有种的专一性，与特定种类的端粒DNA序列互补.端粒酶RNA重要序列缺乏保守性，但都有保守的二级结构.这对于保持端粒酶的活性极为重要.端粒酶RNA的基因已经在纤毛虫、酵母、小鼠、人等生物中得到了克隆.将突变的RNA基因导入细胞后发现这些改变的序列在端粒DNA中出现，表明端粒酶的RNA决定了端粒DNA的序列.在酵母或乳酸菌中，缺失单拷贝的端粒酶RNA 基因会导致端粒缩短和细胞死亡.这些证据表明模板RNA对端粒酶的活性至关重要. Romero等和McCormick-Graham等推导出一个端粒酶RNA的二级结构模型：从5′到3′方向包含四个保守的双螺旋，双螺旋Ⅰ是最保守的区域，双螺旋Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ是茎环结构，这些保守的茎环通常是蛋白质结合区域.在双螺旋Ⅱ与Ⅲ之间存在模板序列，其上游的保守序列5′-(CU)GUCA-3′限制了模板区的5′边界.在双螺旋Ⅳ中有一个结构上保守的GA结，有助于蛋白质的识别与结合.最近研究表明，模板区的位置因物种而异.Autexier等［11］为了阐明端粒酶中RNA亚基的功能，将一系列缺失或替换一定数量碱基的RNA与野生型端粒酶蛋白质亚基进行酶的重构，研究了RNA特殊二级结构区域对端粒酶活性的影响. 当5′端和茎环Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中的残基缺失或替换时，端粒酶的活性降至野生型的15%～35％.表明这些结构对端粒酶的活性很重要.缺失5′端大于11以上的残基时酶活性完全丧失.说明一些重要的序列或结构上的相互作用都发生在这一区域.有趣的是，影响端粒酶RNA潜在假结的突变、缺失整个茎环Ⅲ和替换茎环Ⅳ中的GA 结，并不明显影响酶的活性. 端粒酶的蛋白质成分不如RNA亚基研究得那样清楚.在过去几年里，端粒酶的催化亚基已经在酵母［12,13］、原生动物［12］和人［14］中分离出来.该蛋白质亚基的功能区与已知的反转录酶(reverse transcriptase, RT)在序列和功能上有明显的相似性，故称为端粒酶反转录酶(telomerase reverse transcriptase, TRT).酵母的Est1p是一个77 ku的多肽，专一性地与RNA亚基结合.缺失该基因，细胞会产生如同缺失端粒酶RNA亚基一样的表型. Weinrich等发现在端粒酶特殊的保守区和RT组分中，单个氨基酸的改变会降低或消除端粒酶的活性，直接证明hTRT是端粒酶的催化蛋白组分.在四膜虫中，发现两个端粒酶相关的蛋白质p80和p95.p80专一性地和端粒酶RNA结合，而p95则可和G链引物交联.在人和啮齿类动物中，已发现p80的同源物［15］.从小腔游仆虫中纯化的端粒酶中发现另外两个蛋白质p123和p43，这两个蛋白质似乎与p80和p95没有相关性［12］.p123包含有RT组分，是酵母Est2p的同源物［12］.Est2p的RT组分对于体内、体外端粒DNA的合成是必需的.Est2p/p123在真核生物中很保守，在反转录酶的进化树上代表一个很早的分支［13］.目前，仍然不清楚的是生物界里是否存在两类端粒酶，一类依赖于p80和p95；另一类依赖于p123/Est2p. 端粒酶的特殊性使端粒酶活性的测定在研究中显得尤为重要.早期的测定方法是通过测定细胞提取物将端粒重复片段加到一个合成的寡聚脱氧核苷酸引物3′端的能力进行的.但由于哺乳动物细胞端粒酶含量低，又有干扰现象，故难度较大.Kim等［16］建立了灵敏、快速、高效的端粒重复序列扩增法(TRAP)，以后又在引物方面作了改进.此后人们又相继建立了荧光法、原位端粒重复片段扩增法及TRAP与闪烁技术联用的SPA法等敏感的检测手段，在医疗检测中得到了迅速的应用.3 端粒及端粒酶与衰老和癌变的关系3.1 端粒及端粒酶与衰老的关系 越来越多的证据表明端粒长度控制着衰老进程，端粒缩短是触发衰老的分子钟. 在大多数正常的人体细胞中并不能检测到端粒酶的活性，端粒随细胞分裂每次丢失50～200个碱基.Cooke等认为，这是由于正常的人体细胞中端粒酶未被活化，导致了端粒DNA缩短的缘故.保护性端粒酶的减少可能最终制约了细胞的增殖能力.当几千个碱基的端粒DNA丢失后，细胞就停止分裂而衰老.端粒及端粒酶涉及衰老最有力的证据是Bodnar等的工作.Bodnar等［17］将人的端粒酶基因导入正常的细胞中，使得端粒酶异常表达.活化的端粒酶导致端粒序列异常延长，细胞旺盛增殖，细胞寿命大大延长.这一结果首次为端粒钟学说提供了直接的证据.3.2 端粒酶活化与肿瘤 在正常的人体细胞中，端粒程序性地缩短限制了转化细胞的生长能力，这很可能是肿瘤形成的一个抑制机制.端粒酶的重新表达在细胞永生化及癌变过程中起着重要的作用.有人甚至认为表达端粒酶的正常细胞更易癌变.人们在代表不同肿瘤类型的大约1 000多个活检样品中发现大约85％的样品呈端粒酶阳性反应.相反，90％以上的邻近正常组织却是端粒酶阴性.从而将这个酶与永生化和肿瘤的形成密切联系在一起！端粒酶活性与肿瘤的这种特殊关系使之在诊断与治疗方面具有重要的应用价值［18,19］.对端粒酶活性的抑制可能对某些类型的肿瘤来说是一个很有意义的治疗方法［20］.3.3 衰老和肿瘤发生的分子机制 细胞衰老和癌变与端粒及端粒酶的关系可以表述如下：端粒的数量控制着细胞的增殖能力，是细胞内的分裂钟.端粒酶在生殖细胞系中维持端粒的长度，随着细胞的发育端粒酶活性受到抑制，端粒持续变短.当正常人体细胞的端粒缩短至一定程度时，启动阻止细胞分裂的信号，细胞开始衰老死亡，此即所谓的Hayflick界限(M1期).另外一些细胞由于癌基因、抑癌基因等的突变逃逸M1期，获得一定的额外增殖能力，进入第二死亡期(M2).此时端粒酶仍为阴性，端粒进一步缩短.大部分细胞达到极限而死亡，生存下来的细胞具有无限增殖的能力，端粒酶重新活化，成为永生细胞.在肿瘤形成过程中，端粒的延长是一个重要的甚至是一个必要的步骤！ 既然端粒异常缩短后会触发细胞衰老和癌变，那么细胞一定有某种方式监测端粒的长度变化并用这些信息来调节端粒酶的活性，从而将这些重复序列加到染色体的末端.研究酿酒酵母时，发现端粒重复序列结合蛋白Rap1p负调节端粒的延长.最近van Steensel等［21］与Cooper等［22］分别在酵母和人中发现一个新的端粒重复序列结合蛋白，同样阻止端粒的延长.Cooper等［22］在粟酒裂殖酵母中克隆了Taz1p的基因，此蛋白质与端粒DNA的双链结合.值得注意的是，尽管粟酒裂殖酵母，酿酒酵母和人的端粒重复序列不同，Taz1p、Rap1p和TRF1这三个端粒序列结合蛋白却有相似的DNA结合区(类Myb型).在这个结合区以外，Taz1p与TRF1几乎没有同源性，与Rap1p就根本没有同源性.然而，taz1+基因的突变与Rap1p碳末端平头突变却有相似的表型，即端粒片段大大延长.这些新的工作表明端粒长度的调节机制是高度保守的. 细胞究竟是怎样调节端粒的长度的呢？van Steensel等［21］首次报道了人端粒结合蛋白(TRF1)的功能性研究，并提出端粒长度的调节机制.在端粒酶阳性的肿瘤细胞系HI1080中，长期过表达TRF1导致端粒逐渐的和持续性的缩短.相反，当TRF1负显性突变后，失去与端粒DNA结合的功能，最终诱导了端粒的延长.证明TRF1是端粒延长的一个抑制因子，负反馈调节端粒的长度.由于在可检测的水平上并不影响端粒酶的表达，因此，van Steensel等认为TRF1与端粒DNA结合后，顺式抑制端粒酶的活性，从而控制端粒的长度.根据这些结果，他们提出一个简单的端粒长度调节模型：与端粒重复片段结合的TRF1的数量可以调节端粒酶.野生型蛋白的加入，增加了端粒上TRF1的数量，从而为端粒酶提供了一个负信号.然而，通过负显性突变使TRF1功能缺失，却导致端粒酶的活化和端粒的延长.总之，这些研究表明，端粒重复序列的双链结合蛋白负调节端粒的延长.Shore［23］指出：细胞内可能存在一个感受染色体末端重复序列结合蛋白数量的机制，当这个数量超过一定的界限后，就产生一个信号阻止由端粒酶引起的端粒延长，或者，此信号可以活化缩短端粒重复片段的核苷降解或重组的过程.去除重复片段结合位点的不完全复制或降解事件，将消除对端粒酶的抑制.目前，人们还不清楚上述信号是如何产生与传导的.Ku等发现一些细胞周期抑制剂、DNA损伤因子、TopⅡ抑制剂均不能抑制端粒酶的活性，相反，一些蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)的抑制剂却能大大地降低端粒酶的活性.究其原因一方面可能因为PKC的失活使得活化端粒酶表达的效应分子不能活化，另一方面PKC可能在体内直接调节端粒酶的活性.c-myc是细胞增殖与凋亡的一个中心调节子，c-myc的表达严格依赖于分裂信号，被生长抑制信号或分化信号所抑制.Fujimoto等发现抑制c-myc的表达能够抑制端粒酶的活性，表明原癌基因c-myc对于端粒酶的调节是必需的.Mandal等发现在HeLa细胞中过表达Bcl-2导致端粒酶的活性增加5～10倍.Maxwell等的结果却表明端粒酶的活性不受P53的过量表达及凋亡的影响.这些证据表明端粒酶活性的调节是一个复杂的过程，它与细胞内一系列信号识别与传导有关系，其详细的调节机制还有待进一步的研究.3.4 端粒假说遇到的挑战 最近的研究表明，端粒酶的活化并非肿瘤细胞中的独特现象，许多正常增殖的细胞中也观察到了端粒酶的活化.Starling等、Kipling等及Broccoli等在小鼠中的研究结果表明，端粒缩短同衰老和肿瘤间并没有密切的联系.在正常人的口腔角化细胞的衰老过程中，也未观察到端粒的缩短.Blasco等［1］通过基因敲除使小鼠中的端粒酶RNA基因缺失，导致端粒酶的活性丧失.发现在快速增殖的器官中，细胞由于缺乏端粒酶而凋亡［3］.但丧失端粒酶活性的细胞在培养中能够永生化、被病毒癌基因转化及在裸鼠中形成肿瘤.在某些肿瘤去分化的过程中端粒酶活性也未受到抑制.研究小鼠皮肤乳头状瘤的结果表明，端粒酶的活性与增殖率没有密切联系.总之，澄清这些例外的事实需要更加深入细致的研究，以期找到一个合理的解释. 总之，端粒和端粒酶在衰老和癌变中的作用使得人们对研究前景充满信心.对端粒和端粒酶深入细致的研究将有助于清楚地阐明衰老和肿瘤的机理，为在实践中抗衰老和治疗肿瘤提供新的理论基础.目前关于端粒及端粒酶的研究主要集中在以下几个方面：a.端粒酶的结构和功能.b.端粒酶的纯化和激活机制.c.寻找端粒酶的专一性抑制剂及其在抗癌中的应用.d.端粒的高级结构及结合蛋白的作用机理.这几个方面仍需进一步的探索.衰老和癌变无疑都是多因素作用的结果，但端粒和端粒酶很可能在其中扮演重要的角色.作者单位：清华大学生物科学与技术系，北京 100084参考文献1 Blasco M A, Lee H W, Hande M P, et al. 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Cell, 1997, 90 (4):785～79515 Harrington L, Mcphail T, Mar V, et al. A Mammalian telomerase-associated protein. Science, 1997,275(5302): 973～97716 Kim N W, Piatyszek M A, Prowse R K, et al. Specific association of human telomerase activity with immortal cells and cancer. Science, 1994, 266(5193):2011～201517 Bodnar A G, Ouellette M, Frolkis M, et al. Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells. Science, 1998, 279(5349):349～35218 Hoos A, Hepp H H, Kaul S, et al. Telomerase activity correlates with tumor aggressiveness and reflects therapy effect in breast-cancer. Int J Cancer, 1998, 79(1):8～1219 Kyo S, Takaura M, Tanaka M, et al. Telomerase activity in cervical cancer is quantitatively distinct from that in its precursor lesions. Int J Cancer, 1998,79(1):66～7020 Hoos A, Hepp H H, Kaul S, et al. Telomerase activity correlates with tumor aggressiveness and reflects therapy effect in breast cancer. Int J Cancer, 1998, 79(1):8～1221 Vansteensel B, Delange T. Control of telomere length by the human telomeric protein Trf1. Nature, 1997, 385(6618):740～74322 Cooper J P, Nimmo E R, Allshire R C, et al. Regulation of telomere length and function by aMyb-domain protein in fission yeast. Nature, 1997, 385(6618): 744～74723 Shore D. Telomeres-different means to common ends. Nature, 1997, 385(6618): 676～677收稿日期: 1998-07-07, 修回日期: 1998-09-25。
端粒酶活性抑制剂的研究进展
山东 医药 ２ ０ ０ ７年第 ４ ７卷第 ２ ９期
端粒 酶 活性 抑 制 剂 的研 究 进 展
李鲁 宁ｈ 。 杨 涛 刘吉 勇 。
（ １山东省 立 医院 ， 东济 南 ２０ ２ ； 东省 医学会 ） 山 ５ ０ １２山
［ 关键词 】 端粒酶 ； 端粒酶抑制剂 ； 肿瘤 ［ 中图分类号 】 Ｒ ４ ３ ［ 文献标识码 】 Ａ ［ 文章编号 】 １０ ￣６ Ｘ（０ ７ ２ １ １ ０ ２ ６ ２ ０ ）９ １ ２
可显著增 强 胃癌 细胞 对 顺 铂诱 导 凋亡 的敏 感 性 ， 提示 Ｐ － ｓ Ａ Ｏ Ｎ联合顺铂 对 胃癌 可能 具有 潜在 治疗 价 值。Ｋｎｏ ＳＤ ｏｄ 等
观察 到连接 ２ ６Ａ的 ｈ Ｒ反义寡聚核苷酸 在体 内或 体外 实验 Ｔ 中使神经胶质瘤端粒 酶受 到抑 制 ， 提高 对顺 铂敏 感性 ， 而 然
—
性。 而正常体细胞 则呈 阴性 ， 端粒 酶 抑制 剂是 一类 潜在 的 高
选择性的抗 肿瘤 药 物 ， 在恶 性 肿瘤 的 基 因治 疗 中 有重 要 作
用。现就其研究进展综述如下 。
１ 作用于 ｈ Ｒ的抑制剂 Ｔ 端粒酶是 以 自身 Ｒ Ａ为模 板合成 端粒 Ｄ Ａ序列 ， Ｎ Ｎ 因此
单链 末端 。端粒酶 分子脱 落 ， 导致 端粒 “ 封 ” 单 链结构 暴 启 ，
制作用 。Ｔｋ ｍａ ｏ￣ａ 等 设计了三个锤头状核酶 ， 分别作 用于 ｈ Ｒ的 ３ － （ Ｔ ３３ 模板 区） １８１０ ３ ３３５位点 的 Ｇ Ｃ序列 ３ ５ 、６ －７ 、１ －１ Ｕ 末端 ， 在一个无细胞系统 ， ３个核酶都 能有效切 割 Ｒ Ａ底物 ， Ｎ
Ｋｎ ａａ ａ￣ ｗ 等 制备 了直 接作用 于人端粒酶 Ｒ Ａ成 分的 Ｎ
端粒与端粒酶的研究进展
端粒与端粒酶的研究进展端粒与端粒酶的研究进展【摘要】研究显示，端粒酶活性被激活，可维护端粒的长度，细胞将会延缓衰老，避免癌变。
此外，端粒酶的发现还在理论上丰富和发展了分子肿瘤学，据研究显示90％的人体肿瘤与端粒酶相关，若我们通过端粒酶活性的检测，提前预知肿瘤的发生，从而提前预防和治疗，或者若我们能使癌细胞中的端粒酶再度“休眠”，恶性肿瘤就会停止生长，以此来治疗癌症。
【关键字】端粒端粒酶肿瘤癌症衰老染色体1.端粒和端粒酶的概述2009年，美国的三位科学家Elizabeth H·Blackburn、Carol W·Greider和Jack W·Szostak发表了题为“端粒和端粒酶是如何保护染色体的”而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
也是从这一重大研究成果开始，端粒和端粒酶的研究为人类衰老和肿瘤带来了福音。
端粒是真核细胞染色体末端的帽子样的结构，它具有稳定染色体末端结构，防止染色体DNA降解和末端融合，保护染色体结构基因，调节正常细胞生长等作用。
同种生物不同组织的细胞，甚至相同组织的不同细胞由于处于不同的生命时相，端粒的长度也不一样。
由此可发现端粒的长度跟细胞的寿命、衰老与死亡有密切关系，所以端粒的长度被称为“生命时钟”【1】。
端粒酶(telomerase)是一种以自身RNA为模板，将端粒DNA合成至染色体的核糖核蛋白复合物(ribonucleoprotein，RNP)。
端粒长度的维持需要端粒酶的激活。
所以端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。
端粒酶的活性存在于人的生殖细胞、肿瘤细胞、永生化细胞系和再生性组织中，一般情况下酶的活性处于抑制状态，只有当端粒体受到损伤的时候，端粒酶才被激活。
由于端粒和端粒酶对肿瘤和癌症的发生有很大关系，所以近年来，端粒和端粒酶的研究也比较多，且主要是在妇产科学、基础医学、心血管疾病、泌尿科学、外科学等方面，其中端粒酶与肿瘤形成关系的研究占总文献比例最大【2】。
端粒和端粒酶的研究进展
• 端粒和端粒酶简介 • 端粒和端粒酶的研究历史与现状 • 端粒和端粒酶与人类健康 • 端粒和端粒酶的实验研究方法 • 总结与展望
01
端粒和端粒酶简介
端粒的结构和功能
端粒的结构
端粒是由DNA和蛋白质组成的结 构，位于染色体末端，保护染色 体免受损伤和降解。
端粒的功能
端粒的主要功能是维持染色体的 稳定性和完整性，防止染色体融 合和降解，同时参与细胞分裂和 衰老过程。
相关疾病。
端粒和端粒酶的调控机制
03
目前，研究者们正在深入研究端粒和端粒酶的调控机制，以期
更好地理解其在细胞生命活动中的作用。
未来研究方向和展望
01
深入探究端粒和端粒酶的作用机制
未来研究需要进一步深入探究端粒和端粒酶的作用机制，以更好地理解
其在细胞生命活动中的作用。
02
开发基于端粒和端粒酶的治疗方法
未来可以开发基于端粒和端粒酶的治疗方法，用于治疗相关疾病。
03
加强跨学科合作与交流
未来需要加强跨学科合作与交流，促进端粒和端粒酶研究的深入发展。
03
端粒和端粒酶与人类健康
端粒和端粒酶与衰老
端粒与衰老
端粒是染色体末端的保护结构，随着细胞分裂次数的增加，端粒长度逐渐缩短， 导致基因组不稳定和细胞功能异常，最终引发衰老。
端粒酶与衰老
端粒酶是一种维持端粒长度的酶，通过激活端粒酶可以延长端粒长度，从而延缓 衰老过程。
端粒和端粒酶与疾病的关系
端粒与心血管疾病
心血管疾病患者中，端粒长度缩短与动脉粥样硬化、心肌梗死等 疾病的发病风险增加相关。
端粒与癌症
端粒酶的异常激活可以导致细胞无限增殖，形成肿瘤，因此与癌症 的发生和发展密切相关。
端粒及端粒酶的研究进展
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端粒酶应用的展望
肿瘤的诊断 :研究结果表明,85%的
恶性肿瘤组织端粒酶活性均呈阳性,而癌旁 组织的阳性率仅有4%。因此端粒酶活性可 以作为肿瘤诊断的指标之一。可以用许多 材料来检测端粒酶的活性,不必采用手术取 样,因此简单易行,操作方便。且端粒酶活性 水平还可以区分肿瘤的恶性程度,从而选择 恰当的治疗方法。
端粒及端粒酶 研究进展
——王振
宇
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端粒和端粒酶的概述
2009年，美国的三位科学家Elizabeth H· Blackburn、Carol W· Greider和Jack W· Szostak发表了题为“端粒和端粒酶是 如何保护染色体的”而共同获得诺贝尔生 理学或医学奖。也是从这一重大研究成果 开始，端粒和端粒酶的研究为人类衰老和 肿瘤带来了福音。
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端粒和端粒酶
端粒酶的结构: 一般认为端粒酶由端粒 酶RNA(TR)、端粒酶相关蛋白和端粒酶催 化亚基(TERT)3部分组成。许多物种的TR 已经被成功克隆,如纤毛虫、酵母、人和鼠 等。
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端粒的功能:
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。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。
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端粒的功能:
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”。
端粒酶在胃癌中的作用研究进展
端粒酶在胃癌中的作用研究进展（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【关键词】胃癌；端粒酶端粒酶(telomerase) 是一种蛋白质与RNA组成的核糖核蛋白，其作用是保证真核细胞染色体线性DNA的复制得以完全。
端粒酶在正常体细胞中处于失活状态。
其活化是细胞永生化或恶化的重要标志［1］。
端粒酶基因激活以后，肿瘤细胞中端粒的长度才能相对稳定，使细胞获得无限增殖的能力。
因此，人们希望通过对端粒与端粒酶的深入研究，揭示肿瘤的发生、发展机制，并获得一些重要的治疗靶点［2］。
现将近几年来端粒及端粒酶在胃癌发生中的作用及其临床意义综述如下。
端粒及端粒酶的结构与功能1.端粒早在上世纪30年代Muller等就发现染色体末端存在一种维持染色体稳定和完整的特殊结构—端粒［1］。
近年研究表明，端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构，由重复DNA序列及相关蛋白质组成。
端粒DNA是由5 TFAGGG3序列片段重复构成，重复次数高达2000次左右。
端粒相关蛋白最初是Chong于1995年发现的，命名为端粒重复序列结合因子l(TRF1)［3］，近几年，相继发现了TRF2、TANK1、TANK2、TIN2、Pinxl、POTI等10余种端粒结合蛋白。
它们对维持端粒的功能具有重要作用［4］。
人端粒的重要功能是保持染色体的完整性，防止染色体DNA降解、末端融合、缺失和非常规重组。
端粒长度随着有丝分裂的进行而逐渐缩短，当端粒缩短到一定程度，不能维护染色体的稳定时，则导致细胞凋亡及衰老。
端粒酶的激活可维持端粒RNA的稳定，进而促进肿瘤的发生；另外还存在一些替代途径可维持端粒的稳定。
在大鼠试验中，由于端粒酶的缺失使端粒极度缩短，导致染色体的不稳定，不仅可引起细胞的凋亡，还导致大鼠的过早衰老。
因此认为端粒在维持细胞染色体稳定、控制细胞寿命方面起着重要作用［5］。
但关于端粒的具体作用机制还需进一步研究。
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]。
端粒及端粒酶研究的新进展
端粒及端粒酶研究的新进展山东医科大学附属医院肿瘤中心血液病研究室(济 南 250012) 马道新 刘春生综述 提要 端粒是染色体末端高度保守的重复核苷酸序列,对染色体具有保护作用,随着细胞分裂的不断进行,端粒逐渐缩短,减少到一定程度,细胞就趋向衰亡,被认为是细胞有丝分裂的“生物钟”。
端粒酶是影响端粒长度的主要因素,以其R N A为模板,向端粒末端添加(T T AG GG)n序列,使端粒延长,从而延长细胞的寿命甚至使其永生。
端粒酶的功能区主要在hT R的44-203核苷酸区,3p和10p上存在着编码调整端粒酶的基因,Estl可能是端粒末端结合蛋白,是端粒酶的识别位点。
正常情况下,此酶活性较低或无活性,但在干细胞、永生型细胞或肿瘤细胞此酶活性较强。
端粒酶的活性主要与细胞分裂速度、细胞周期因素及细胞分化程度有关,细胞分化程度低、细胞增生活跃及肿瘤细胞在S期时活性较高。
在恶性肿瘤中端粒酶活性较高,但在良性肿瘤和非肿瘤中活性较低,因而可利用T R AP技术对端粒酶活性进行检测来进行肿瘤诊断及良恶性鉴别。
同时可利用端粒酶抑制剂能抑制端粒酶的活性,缩短端粒,使恶化细胞良转,达到治疗肿瘤的作用,而且还可利用检测端粒酶作为治疗效果好坏的指标。
端粒及端粒酶的概念端粒是真核细胞线形染色体末端的一种特殊结构,由端粒DNA和端粒蛋白质组成,其端粒DNA是富含G的高度保守的重复核苷酸序列。
不同物种的端粒DNA序列并不一致,人和其它哺乳动物的端粒DNA序列由5′→3′方向的(T TAGGG)n反复串联组成,在人类大约有2～15kb,是非结构基因,不具有编码蛋白质的功能。
端粒DNA的3′末端较5′末端伸出12～16bp的一段,而且弯回呈帽状保护着染色体,防止其断裂、重组或降解,并促进核膜粘着以及减数分裂时生殖细胞的配对。
单一端粒的缺失能导致染色体的不稳定性和姐妹染色体或/和别的染色体形成末端-末端融合,在减数分裂的后期形成双着丝粒或环状着丝粒的染色体以及其它类型畸变。
端粒、 端粒酶的研究进展
许多血液学的恶性肿瘤都不会在局部形成肿瘤， 细胞的增殖和循环都是单细胞的，因此每一个白血病 细胞都将竞争更有效的增殖，端粒酶在单个白血病细 胞中的表达是强烈的，瘤细胞分裂快速，端粒缩短， 使突变细胞在短期内形成群落。与此相反实体肿瘤位 于一点而不移动，因此子代对于不同突变的竞争被其 紧邻所限制。实体肿瘤中大多数成功的克隆将比白血 病细胞有更稳定的遗传特性。因为位于特殊环境中的 特殊表型必须保持相当长的时间才能克隆形成群落， 所以实体肿瘤只有具备较长的端粒，才能有较稳定的 遗传特性，具备“最好”的表型从而被选择，进而生 长繁殖。
端粒（telomere）是真核细胞线性染色体未端的 一种特殊结构，由简单重复富含G碱基的DNA序列及 端粒结合蛋白共同构成。人类染色体端粒序列已分离 克隆，主要由5-15个kb的5`TTAGGG3`上千次的重复 序列构成，它就像二顶帽子盖在染色体两端，能保持 遗传信息的完整性，保护染色体免受重组和未端降解 酶的作用，并提供一种可消耗的非编码序列以暂时缓 解或取消复制问题所带来的染色体DNA的进行性缩 短。大多数体细胞的端粒随周期性复制而逐渐缩短， 最终达到一个临界点，细胞增殖停止、死亡，这可能 是生命有限的重要原因之一。
端粒、 端粒酶的研究进展
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序列的多次重复后发现 了端粒酶(telomerase TRAP-eze) 。
阳性的肿瘤比阴性的肿瘤有更大的恶性倾向。通过 PCR技术形成的端粒重复扩增技术检测前列腺癌， 31例中有27例（87%）有高表达的酶活性，国内刘 洪坤总结有84%前列腺癌中检测到端粒酶活性。端 粒酶可能是保持前列腺癌细胞持续生长必须的酶， 在细胞恶变过程中端粒酶激活是个非常重要的步骤。
端粒＼端粒酶研究及应用进展
端粒＼端粒酶研究及应用进展端粒、端粒酶在维持生命遗传信息稳定、调控细胞生命周期中具有重要作用，端粒酶通过维持端粒的长度，使细胞永生化，为抗衰老提供了光明前景，同时也为肿瘤治疗提供了新的希望。
研究端粒、端粒酶在肿瘤监测中的作用及研发端粒酶抑制剂作为治疗肿瘤的创新药物已成为近年医学研究的热点。
本研究通过查阅相关文献，对端粒、端粒酶研究及应用进展做一综述。
标签：端粒；端粒酶；肿瘤；衰老端粒及端粒酶的研究已成为近年医学领域研究的热点。
这不仅因为它们具有维持生物遗传信息稳定、调控细胞生命周期的重要功能，还由于端粒及端粒酶的行为异常与多种人类肿瘤及遗传性疾病密切相关。
在这些疾病中端粒可表现出缺失、融合及序列缩短等异常，而这些异常又可能受端粒酶的调控。
1端粒、端粒酶的发现上世纪初，著名遗传学家McClintock B[1]与Muller HJ[2]发现：染色体的稳定性和完整性是由染色体的末端来维持的。
基于此发现，Muller HJ将其命名为“telomere”，此定义来源于希腊词根“末端”（telos）及“部分”（meros）的组合。
20世纪60年代，Hayflick研究发现：经过体外培养的正常人成纤细胞的复制过程并非细胞的死亡过程，而只是细胞群中的大部分细胞在经历了数次分裂增殖后停滞在了某个特定状态，仅仅是基因表达方式发生了某些改变，细胞群大部分细胞仍保持其代谢活性，由此，Hayflick在世界上首次提出了细胞衰老的表征：即细胞在一定条件下的“有限复制力”。
同时Hayflick还提出了一个大胆的猜测，即细胞内存在某种控制细胞分裂次数的控制器，类似于我们使用的“时钟”。
为验证自己的猜想，Hayflick做了大量的细胞核移植实验验证了自己的猜想，并发现这种“钟”位于细胞核染色体的末端，于是将其命名为端粒[3]。
20世纪80年代，CW Greider和EH Blackburn 2位科学家在四膜虫的提取物中加入1段单链的末端寡聚核苷酸后，发现端粒的长度增加了，这表明的确存在一种可使端粒延长的酶，根据其特点命名为“端粒酶”（telomerase）[4]。
端粒和端粒酶的研究进展
3
端粒长度和端粒酶活性与多种疾病（如癌症、衰 老相关疾病等）的发生和发展密切相关。
03 端粒酶的类型、分布及调 控机制
端粒酶的类型与分布
端粒酶的类型
根据结构和功能不同，端粒酶主要分为两种类型，即端粒酶逆 转录酶（TERT）和端粒酶RNA（TERC）。其中，TERT具有催 化活性，而TERC则作为模板参与端粒DNA的合成。
基因组学和转录组学分析
通过基因组学和转录组学技术，全面分析端粒和端粒酶相关基因在 细胞中的表达谱和调控网络。
06 展望与未来研究方向
端粒和端粒酶研究的挑战与机遇
挑战
端粒和端粒酶的研究仍面临许多技术 上的挑战，如难以在体内直接观测端 粒长度和端粒酶活性，以及缺乏特异 性高的端粒酶抑制剂等。
机遇
随着基因编辑、高通量测序等新技术的 发展，端粒和端粒酶的研究将迎来新的 机遇，有望更深入地揭示其在细胞衰老 、肿瘤发生等领域的作用机制。
端粒和端粒酶在肿瘤发生和发展中扮演重要 角色，因此针对端粒和端粒酶的靶向药物研 发有望为肿瘤治疗提供新的策略和方法。
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端粒酶在肿瘤细胞中的活性
02 端粒酶在多数肿瘤细胞中被重新激活，以维持端粒长
度，促进肿瘤细胞的无限增殖。
端粒酶抑制剂与肿瘤治疗
03
针对端粒酶的抑制剂已成为潜在的肿瘤治疗策略，通
过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老或凋亡。
端粒和端粒酶在衰老相关疾病中的作用
01
端粒缩短与衰老
端粒缩短被认为是衰老的生物标 志物之一，与多种衰老相关疾病 的发生发展密切相关。
03
疗也具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势
端粒酶抑制剂研究进展
端粒酶抑制剂研究进展作者：左利娟李洪雪来源：《中国实用医药》2010年第05期【摘要】端粒酶是一种特殊的逆转录酶,能以自身的RNA为模板,反转录成端粒的重复单元TTAGGG加到人染色体末端,阻止端粒随细胞分裂而缩短,使细胞绕过衰老途径成为永生化细胞,导致人类肿瘤的发生。
以端粒酶为靶点,可以有多种治疗途径,本文主要介绍了端粒酶抑制剂的研究现状及进展,重点对最新型的寡核苷酸类及G四联体稳定剂类端粒酶抑制剂进行介绍。
【关键词】端粒;端粒酶; G四联体;寡核苷酸近年来,端粒及端粒酶的研究已成为生物学热点,也是人类抗肿瘤药物研究的新“靶点”。
根据目前已经检测出的肿瘤组织标本的统计学分析,恶性肿瘤组织端粒酶活性的阳性率达到85%~95%,而良性肿瘤和正常组织的端粒酶活性检出率仅为4%左右[4]。
因此,端粒酶抑制剂的开发成为了抗肿瘤药物研究的又一热点。
1 端粒及其在DNA复制过程中的作用端粒(Telomere)是由位于真核细胞染色体末端的DNA及蛋白质构成的天然末端,是由富含鸟嘌呤(G)的核苷酸经5’3’方向串联组成。
不同物种端粒的重复序列和长度不一样,但每种生物体都有其特定的序列和平均长度。
人类端粒重复序列是5’TTAGGG3’,端粒长度在5~15Kb之间[5]。
端粒有维持染色体稳定和基因组完整的功能,防止染色体末端被化学修饰或被核酸降解、端端融合和重排,并参与染色体在核内的定位及基因表达调控[6]。
研究证明,端粒与细胞的寿命密切相关。
细胞分裂时,胚系细胞可以重建与延长端粒DNA,而体细胞则随着细胞的分裂,端粒不断缩短,缩短速度为50~200 bp/次分裂。
当其长度减小到一定的临界值时,细胞即趋向于衰老、死亡,因此,端粒被认为是绝大多数体细胞的“生物钟”[7]。
2 端粒酶及其与肿瘤发生的关系端粒酶(Telomerase)是位于细胞核内的一种逆转录酶[9],由人类端粒酶RNA(hTR)、端粒酶相关蛋白1(hTP1)和端粒酶逆转录酶(hTERT)三部分构成。
端粒酶逆转录酶的结构分析和抑制剂发现
端粒酶逆转录酶的结构分析和抑制剂发现端粒酶逆转录酶（Telomerase Reverse Transcriptase, TERT）是一种独特的酶，它包含有催化功能和RNA模板区两个重要部分。
它的生物学功能主要是维持染色体末端的长度稳定性，在几个生命过程中都有重要作用，比如在某些细胞里参与细胞的增殖和肿瘤的生长，还有可能延长人的寿命。
TERT在细胞核中形成凹槽型三级结构，由四个不同的区域组成：催化区（CAT）、RNA模板区（TR）、催化区与TR之间的连接区（CR4/5）和N端蛋白质结构域（N）。
结构域的存在是为了提供TERT活性所必须的配体分子，其中，TR和CAT区域是最重要的部分。
TR位于核酮糖绳中，它的核酮糖环是一个典型的3'-OH端，可以通过磷酸二酯键连接反式嘌呤。
磷酸二酯键被短端序列（named as P6 and P7）固定。
催化区由独特的P-loop、封锁序列和四个高度保守的胺基酸组成，它们在CAT功能中起了至关重要的作用。
由于TERT在肿瘤中具有非常重要的功能，因此TERT已成为肿瘤生物学研究的一个研究热点。
因为如果我们能够寻找到具有选择性抑制TERT功能的小分子抑制剂，那么就会对治疗癌症提供帮助。
近年来，科学家们在TERT的结构理解和抑制剂发现方面取得了重大进展。
例如，一项基于核磁共振分析的研究揭示了人类TERT的结构（TOT1），并提供了TERT催化凹槽中TMS结合位点的谷氨酸残基的详细结构。
另一个研究组，使用物理方法提取了TERT蛋白质中的CAT域，然后结合孪生法发现了TERT催化凹槽与TMS的非共价相互作用。
除此之外，近几年来还发现了许多TERT抑制剂。
例如，模拟TR的人工RNA寡核苷酸可以选择性地抑制催化功能；quindoline作为一种TR抑制剂和TERT的催化抑制剂，表现出良好的细胞外抑制活性；quinacrine被证明可以抑制TERT的催化活性，但对其他整合层次的端粒酶活性不产生影响; Celastrol也可以靶向TERT，在肿瘤的体内和体外模型中表现出较强的抗癌活性。