《端粒酶和抗体酶》PPT课件

端粒酶(telomerase)
4. 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。
功能：1.合成端粒DNA，维持端粒的长度 2.合成串联重复的TTAGGG序列为TRF2提供结合位，防止染色体的末端融
合。
端粒酶的结构
• 人的端粒酶由三部分组成：
– 端粒酶相关蛋白（telomerase-associated protein，TP1/TLP1）
• 端粒缩短是触发衰老的分子钟。
端粒的发现
• 1930’，著名的遗传学家 B.Mcclintock 和HBaidu Nhomakorabea.Müller发现：染色体的末 端可维持染色体的稳定性
• Müller将它定义为“telomere”，这是由希腊语“末端”（telos）及 “部分”（meros）组成的。
• 染色体失去了这些片段，就会互相粘连到一块，发生结构及功能上的改变， 从而影响到细胞的分裂与生长
端粒的存在不但可以避免 外界因素对DNA的破坏，而且可 以在复制过程中，通过牺牲自 我而避免染色体DNA受损，以维 护染色体结构和功能的完整性。
示 意 图
端粒的功能 III-可能肿瘤抑制靶点
• 端粒自身的鸟嘌呤四联体(guanine-quadruplex) 和一些端粒特异性结合蛋白对端粒长度、端粒稳 定甚至对端粒酶活性都有调节作用，在肿瘤形成 和生长中发挥重要作用。
• 将它命名为：“端粒酶”（telomerase） • 进一步的研究揭示了端粒与端粒酶在细胞的
生长及肿瘤发生中有非常重要的意义，现正 成为一个研究的热点
端粒酶(telomerase)
•特点：
1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 2. 端粒酶是真核细胞内染色体完全复制的关 键酶，是一种RNA依赖的DNA聚合酶。为特殊的 逆转录酶，能以自身的RNA为模板逆转录合成端 粒DNA 3. 其活性取决于它的RNA和蛋白质亚基。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。
第五章 几类特殊的酶
核酶 端粒酶 抗体酶
第二节 端粒和端粒酶
衰老是一个极为复杂的不可抗拒的生理 过程，是人类进化发展的必然
• 分子生物学研究表明，细胞内染色 体端粒缩短过程，是人体衰老的决 定因素（端粒结构和端粒酶）
• 在人体中，幼年期细胞内的端粒长 度远远长于老年期；从细胞的体外 培养中发现，随着细胞的分裂，其 端粒逐渐缩短。
抗端粒酶疗法
G-quadruplex结构
G-quadruplex结构的稳定功能
端粒的功能I- 维持染色体的稳定 性
• 保护真核生物的染色体免遭破坏。 细胞中存在核酸酶等破坏DNA的外界 因素。
端粒的功能II-DNA末端复制问题
真核生物DNA复制过程中存在 “末端复制问题”，即依赖DNA 的DNA聚合酶（复制酶）在每次 复制后，都在5’末端留下一段 空隙(RNA引物降解后留下的空 隙)，若细胞无法填补这些空隙， 染色体将随着每一次细胞分裂 而不断缩短，直至细胞消亡。
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
DNA缠绕成的染色体末端，有称做端粒（telomere）的区域。控制着细胞 的分裂次数，端粒随着细胞分裂每次变短，短到某个程度，细胞将不再分裂。 人的一生中，细胞大约能分裂50～60次。
• 以此为靶点抑制肿瘤，直接作用于端粒，不依赖 端粒酶的存在，对端粒酶阴性肿瘤亦有作用。因 此，端粒可能成为新的肿瘤抑制靶点。
端粒酶的发现
• 72年，JD.Watson发现：
– DNA 聚合酶不能够完整地复制线性染色质 – 5’末端的引物脱落后，DNA聚合酶不能完成最后的复制，留下一个单链
的间隙
• 如果这一间隙不能够被填充，染色体DNA将失去 这一DNA片断
• 每经过一次复制、分裂，染色体就将丢失一部分 的端粒结构，影响到与端粒相邻的一些重要基因
• 科学家们考虑：可能存在着一种不同于DNA 聚合 酶的酶来完成单链间隙的复制
端粒酶的发现
• 1984，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 切实有这样的一种酶存在
端粒的发现
• 1970’，EH.Blackburn 利用四膜虫（Tetrahymena）揭示了端粒的初步 结构
– 由几个核苷酸组成的 DNA 重复片段， 富含G
– （TTGGGG）n，重复的次数由几十到数 千不等
分裂中期染色体结构-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
因此端粒是控制生理寿命的生物钟，而端粒长短就成为表示细胞“年龄”的 指标。如果加入一种“端粒酶”阻止它缩短，就可使细胞保持年轻，人就像吃 了“唐僧肉”一样实现长生不老的梦想。
端粒(telomere)
• 真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。 • 结构特点：
1. 由末端单链DNA序列和蛋白质构成 2. 末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列 如：单细胞纤毛生物四膜虫（Tetrahymena）端粒是由重复 序列TTGGGG多次重复而成 人的端粒是由重复序列5‘TTAGGG3’不断重复而成。 3. 单链3‘末端能形成 G-quadruplex结构 4.各种不同生物端粒的结构和功能都非常保守。
– the human RNA subunit(hTR) 5’-CUAACCCUAAC-3’
– The human telomerase reverse transcriptase(hTERT)
端粒酶的结构
端粒酶作用模式
端粒酶作用模式
爬行模型
端粒理论
端粒及端粒酶的意义
• 端粒的长短及端粒酶活性变化与细胞 水平的老化(aging)及肿瘤的发生有一定 关系。 • 端粒酶活性存在于 85%-95%肿瘤细胞 中，而在正常细胞中不存在。 •可成为肿瘤的诊断标记和治疗靶点。