端粒酶逆转录酶活性的调节机制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
▪ 这表明hTERT的剪切不是随机的。 ▪ a变异体是主要的端粒酶活性抑制剂，通过
精细地调节a变异体和全长的转录体之间的 比例平衡来调节端粒酶的活性。
转录后修饰
▪ hTERT转录后可在其特定的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基处磷酸化。 研究发现，尽管未受刺激的淋巴细胞没有端粒酶活性，但有可检测的 蛋白水平。受刺激后hTERT 蛋白量仅轻度增加，但hTERT蛋白磷酸 化比例及活性大大增加，在细胞中的分布发生变化。
▪ 第四区位于结构基因外显子1的起始位置 (+1~+1077)bp(含外显子2的大部分)。在抑制 hTERT启动子活性中发挥主要作用。
hTERT转录后剪切
▪ 现已发现有6种不同的hTERT的剪切变异体。 α、β为缺失型，另4个有内含子插入。这 些变异体均无催化活性。在人类生长过程 中，hTERT的剪切具有组织特异性屡特定 成人组织中的激素应答性。
▪ 第二区从(-1821~- 81lbp)，功能上涉hTERT第一 个内含子的剪切，对hTERT的特异剪切起关键作 用。
▪ 第三区从(-800~-300bp)为抑制区，含有hTERT 的负调节剂骨髓特异性锌指蛋白2(myeloidspecific zinc finger protein 2，MZF-2)的结合位 点 ，能降低hTERT的转录活性。
其他分子和药物对hTERT的调节
▪ 激素：雌激素在雌激素阳性的细胞中可上 调hTERT mRNA 的表达。雌激素原通过激 活c—Myc的表达有助于hTERT 的活化 。 孕酮开始时通过Ras／MEK／ERK信号途 径上调hTERT mRNA 的表达，随后诱导 P21的表达，抑制hTERT的转录。
▪ 组蛋白去乙酰基酶(histone deacetylase，HDAC)抑制剂： HDAC抑制剂能诱导肿瘤细胞生长停滞、分化及凋亡细胞 的死亡，高浓度时可抑制端粒酶活性。被认为是治疗肿瘤 潜在的有效制剂 。
▪ 如果用蛋白磷酸化酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)去磷酸化， 则端粒酶活性明显降低，提示去磷酸化可使端粒酶变成无活性的构象。 对端粒酶修饰后其功能改变的进一步研究，有利于研制针对这一过程 的特异的抑制剂，开发新的抗肿瘤药物。
伴侣蛋白介导的调节
▪ hTERT与蛋白结合对其在细胞核的装配及活化是 必须的。热休克蛋白(heat shock protein，HSP) 伴侣复合物包括HSP90、HSP70、P23，与 hTERT功能相关。HSP90的靶标多是信号蛋白， 它可使不稳定的信号传导蛋白保持构象改变而维 持其活性 。加入HSP伴侣复合物的纯化成分，有 助于hTERT蛋白的折叠、装配，显著增强端粒酶 活性。HSP90可与Akt结合，保护Akt免受PP2A 诱导的去磷酸化作用，保持其活化的磷酸化状态。 这对维持端粒酶活性、抑制凋亡是必须的。
什么是端粒酶？
端粒酶(telomerase)是一种细胞RNA 依赖的 DNA聚合酶，其功能是维持真核细胞染色体末端端 粒的长度。由高度重复的TTAGGG序列构成的端 粒，具有保护染色体末端被降解以及和其他染色体连
接的作用。
端粒酶的组成？
具有酶活性的端粒酶主要由两部分 组成： ▪ RNA组分(hTR)含有与端粒酶重复序列 结合的模板区 ▪ 具有逆转录酶活性的蛋白催化亚基 (hTERT)
▪ 推测hTERT蛋白在未受刺激的细胞中以无活性的去磷酸化状态存在 于细胞浆中，受刺激后磷酸化，并使其转移至细胞核中装配成有活性 的端粒酶，在端粒处发挥功能。现认为转录后hTERT经PKC、ERK1 ／2和Akt激酶的磷酸化后，通过PKC依赖的信号转导途径，增加c— Myc的表达而活化端粒酶 。其调节与hTERT蛋白水平无关。
▪ 细胞周期调节因子：P53可与Spl形成复合物，抑制Spl与 核心启动子结合，过度表达P53能下调hTERT 的转录。 在hTERT启动子转录起始区推测有E2F-1结合位点， E2F-1可降低hTERTmRNA 的表达，为非典型转录抑制 剂。
▪ 生长因子：上皮生长因子(epidermal growth factor，EGF) 通过特异的信号传导通路(MAP激酶信号途径)作用于 hTERT的启动子，上调hTERT mR—NA的表达。
▪ hTR亚单位在大多数组织细胞中表达，而 hTERT常常只在增殖的细胞中表达。端粒 酶的活性与hTR mRNA的表达水平无关， 但在肿瘤中端粒酶的活性与hTERT mRNA 水平Biblioteka Baidu切相关。因此，hTERT的表达是端 粒酶活化和细胞癌变的限速步骤。
▪ 转染hTERT可改变核基质与端粒的结合， 产生基因调节信号，下调细胞衰老相关基 因的表达，上调DNA修复相关基因活性， 增加端粒的稳定性，减低染色体自发伤。
端粒酶调节的主要机制 （hTERT的转录调节）
▪ hTERT mRNA与端粒酶活性存在良好的相 关性，提示hTERT的表达是通过转录比率 的变化来调节的，这种方式被认为是端粒 酶调节的主要机制。
▪ 两者并非总是呈正相关。
经研究，在体内发现高水平的hTERT启动子活性伴低拷贝数的 hTERT mRNA，进一步发现了4个参与hTERT基因调节的重要区域。 ▪ 第一区域从翻译起始位(+1)～(一300)，为核心启动子，具有双向活 性。有多个E盒和Spl结合位点。c—Myc和Max蛋白形成异二聚体后 与，E盒结合活化hTERT 的转录。Mad蛋白是c-Myc的拮抗剂，可将 Myc／Max结合转变成Mad／Max结合，从而降低hTERT 启动子活性。 Spl也是通过与核心启动子中富含GC的位点结合而活化hTERT 的转 录。Spl和c-Myc的共同作用可完全活化hTERT启动子，这些重要转 录因子的上调，可能与癌变过程中端粒酶的活化有关。有人推测在正 常细胞中存在端粒酶抑制物，在肿瘤中其功能和表达丧失，导致端粒 酶再活化。此区有hTERT 的负调节剂wilms 肿瘤抑制基因产物 (wilms tumor supressor gene product，Wt 1)的结合位点。
精细地调节a变异体和全长的转录体之间的 比例平衡来调节端粒酶的活性。
转录后修饰
▪ hTERT转录后可在其特定的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基处磷酸化。 研究发现，尽管未受刺激的淋巴细胞没有端粒酶活性，但有可检测的 蛋白水平。受刺激后hTERT 蛋白量仅轻度增加，但hTERT蛋白磷酸 化比例及活性大大增加，在细胞中的分布发生变化。
▪ 第四区位于结构基因外显子1的起始位置 (+1~+1077)bp(含外显子2的大部分)。在抑制 hTERT启动子活性中发挥主要作用。
hTERT转录后剪切
▪ 现已发现有6种不同的hTERT的剪切变异体。 α、β为缺失型，另4个有内含子插入。这 些变异体均无催化活性。在人类生长过程 中，hTERT的剪切具有组织特异性屡特定 成人组织中的激素应答性。
▪ 第二区从(-1821~- 81lbp)，功能上涉hTERT第一 个内含子的剪切，对hTERT的特异剪切起关键作 用。
▪ 第三区从(-800~-300bp)为抑制区，含有hTERT 的负调节剂骨髓特异性锌指蛋白2(myeloidspecific zinc finger protein 2，MZF-2)的结合位 点 ，能降低hTERT的转录活性。
其他分子和药物对hTERT的调节
▪ 激素：雌激素在雌激素阳性的细胞中可上 调hTERT mRNA 的表达。雌激素原通过激 活c—Myc的表达有助于hTERT 的活化 。 孕酮开始时通过Ras／MEK／ERK信号途 径上调hTERT mRNA 的表达，随后诱导 P21的表达，抑制hTERT的转录。
▪ 组蛋白去乙酰基酶(histone deacetylase，HDAC)抑制剂： HDAC抑制剂能诱导肿瘤细胞生长停滞、分化及凋亡细胞 的死亡，高浓度时可抑制端粒酶活性。被认为是治疗肿瘤 潜在的有效制剂 。
▪ 如果用蛋白磷酸化酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)去磷酸化， 则端粒酶活性明显降低，提示去磷酸化可使端粒酶变成无活性的构象。 对端粒酶修饰后其功能改变的进一步研究，有利于研制针对这一过程 的特异的抑制剂，开发新的抗肿瘤药物。
伴侣蛋白介导的调节
▪ hTERT与蛋白结合对其在细胞核的装配及活化是 必须的。热休克蛋白(heat shock protein，HSP) 伴侣复合物包括HSP90、HSP70、P23，与 hTERT功能相关。HSP90的靶标多是信号蛋白， 它可使不稳定的信号传导蛋白保持构象改变而维 持其活性 。加入HSP伴侣复合物的纯化成分，有 助于hTERT蛋白的折叠、装配，显著增强端粒酶 活性。HSP90可与Akt结合，保护Akt免受PP2A 诱导的去磷酸化作用，保持其活化的磷酸化状态。 这对维持端粒酶活性、抑制凋亡是必须的。
什么是端粒酶？
端粒酶(telomerase)是一种细胞RNA 依赖的 DNA聚合酶，其功能是维持真核细胞染色体末端端 粒的长度。由高度重复的TTAGGG序列构成的端 粒，具有保护染色体末端被降解以及和其他染色体连
接的作用。
端粒酶的组成？
具有酶活性的端粒酶主要由两部分 组成： ▪ RNA组分(hTR)含有与端粒酶重复序列 结合的模板区 ▪ 具有逆转录酶活性的蛋白催化亚基 (hTERT)
▪ 推测hTERT蛋白在未受刺激的细胞中以无活性的去磷酸化状态存在 于细胞浆中，受刺激后磷酸化，并使其转移至细胞核中装配成有活性 的端粒酶，在端粒处发挥功能。现认为转录后hTERT经PKC、ERK1 ／2和Akt激酶的磷酸化后，通过PKC依赖的信号转导途径，增加c— Myc的表达而活化端粒酶 。其调节与hTERT蛋白水平无关。
▪ 细胞周期调节因子：P53可与Spl形成复合物，抑制Spl与 核心启动子结合，过度表达P53能下调hTERT 的转录。 在hTERT启动子转录起始区推测有E2F-1结合位点， E2F-1可降低hTERTmRNA 的表达，为非典型转录抑制 剂。
▪ 生长因子：上皮生长因子(epidermal growth factor，EGF) 通过特异的信号传导通路(MAP激酶信号途径)作用于 hTERT的启动子，上调hTERT mR—NA的表达。
▪ hTR亚单位在大多数组织细胞中表达，而 hTERT常常只在增殖的细胞中表达。端粒 酶的活性与hTR mRNA的表达水平无关， 但在肿瘤中端粒酶的活性与hTERT mRNA 水平Biblioteka Baidu切相关。因此，hTERT的表达是端 粒酶活化和细胞癌变的限速步骤。
▪ 转染hTERT可改变核基质与端粒的结合， 产生基因调节信号，下调细胞衰老相关基 因的表达，上调DNA修复相关基因活性， 增加端粒的稳定性，减低染色体自发伤。
端粒酶调节的主要机制 （hTERT的转录调节）
▪ hTERT mRNA与端粒酶活性存在良好的相 关性，提示hTERT的表达是通过转录比率 的变化来调节的，这种方式被认为是端粒 酶调节的主要机制。
▪ 两者并非总是呈正相关。
经研究，在体内发现高水平的hTERT启动子活性伴低拷贝数的 hTERT mRNA，进一步发现了4个参与hTERT基因调节的重要区域。 ▪ 第一区域从翻译起始位(+1)～(一300)，为核心启动子，具有双向活 性。有多个E盒和Spl结合位点。c—Myc和Max蛋白形成异二聚体后 与，E盒结合活化hTERT 的转录。Mad蛋白是c-Myc的拮抗剂，可将 Myc／Max结合转变成Mad／Max结合，从而降低hTERT 启动子活性。 Spl也是通过与核心启动子中富含GC的位点结合而活化hTERT 的转 录。Spl和c-Myc的共同作用可完全活化hTERT启动子，这些重要转 录因子的上调，可能与癌变过程中端粒酶的活化有关。有人推测在正 常细胞中存在端粒酶抑制物，在肿瘤中其功能和表达丧失，导致端粒 酶再活化。此区有hTERT 的负调节剂wilms 肿瘤抑制基因产物 (wilms tumor supressor gene product，Wt 1)的结合位点。