端粒DNA功能和端粒酶功能及生物特性

功能及生物特性

　　端粒（Telomere）是真核細(xì)胞染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)。人端粒是由6個(gè)堿基重復(fù)序列(TTAGGG)和結(jié)合蛋白組成。端粒有重要的生物學(xué)功能，可穩(wěn)定染色體的功能,防止染色體DNA降解、末端融合,保護(hù)染色體結(jié)構(gòu)基因DNA，調(diào)節(jié)正常細(xì)胞生長(zhǎng)。正常細(xì)胞由于線性DNA復(fù)制5'末端消失，隨體細(xì)胞不斷增殖，端粒逐漸縮短，當(dāng)細(xì)胞端?？s至一定程度，細(xì)胞停止分裂，處于靜止?fàn)顟B(tài)。故有人稱(chēng)端粒為正常細(xì)胞的“分裂鐘” (Mistosis clock) ，端粒長(zhǎng)短和穩(wěn)定性決定了細(xì)胞壽命，并與細(xì)胞衰老和癌變密切相關(guān)。端粒酶(Telomerase)是使端粒延伸的反轉(zhuǎn)錄DNA合成酶。是個(gè)由RNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核酸-蛋白復(fù)合物。其RNA組分為模板，蛋白組分具有催化活性，以端粒3'末端為引物，合成端粒重復(fù)序列。端粒酶的活性在真核細(xì)胞中可檢測(cè)到，其功能是合成染色體末端的端粒，使因每次細(xì)胞分裂而逐漸縮短的端粒長(zhǎng)度得以補(bǔ)償，進(jìn)而穩(wěn)定端粒長(zhǎng)度。主要特征是用它自身攜帶的RNA作模板，以dNTP為原料，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄催化合成模板鏈5'端DNA片段或外加重復(fù)單位。 

　　端粒酶在細(xì)胞中的主要生物學(xué)功能是通過(guò)其逆轉(zhuǎn)錄酶活性復(fù)制和延長(zhǎng)端粒DNA來(lái)穩(wěn)定染色體端粒DNA的長(zhǎng)度。近年有關(guān)端粒酶與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展表明，在腫瘤細(xì)胞中端粒酶還參與了對(duì)腫瘤細(xì)胞的凋亡和基因組穩(wěn)定的調(diào)控過(guò)程。與端粒酶的多重生物學(xué)活性相對(duì)應(yīng)，腫瘤細(xì)胞中也存在復(fù)雜的端粒酶調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用在翻譯后水平對(duì)端粒酶活性及功能進(jìn)行調(diào)控，則是目前研究端粒酶調(diào)控機(jī)制的熱點(diǎn)之一。

功能附加說(shuō)明以及合成

                               

關(guān)于細(xì)胞衰老分子機(jī)制的主流假說(shuō)

　　其中一個(gè)就是端粒酶。但是98年就證明了二倍體敘利亞倉(cāng)樹(shù)胚細(xì)胞在復(fù)制分裂的各階段始終表達(dá)端粒酶，但是仍然衰老。而剔除端粒酶基因的小鼠尚未觀測(cè)到相應(yīng)的表型的變化。所以端粒鐘學(xué)說(shuō)并不完全正確。

　　2、RDNA。染色體復(fù)制時(shí)可能出現(xiàn)錯(cuò)配膨起染色體外RDNA環(huán)，叫ERC。它的積累導(dǎo)致細(xì)胞衰老，并伴隨核仁的裂解。

　　4、SGS1基因和WRN基因。這是兩個(gè)同源的基因，對(duì)于保證細(xì)胞正常生命周期是必須的，但是容易突變導(dǎo)致早老癥。

　　6、線粒體DNA。隨著時(shí)間的推移，線粒體DNA的突變是相當(dāng)顯著的。

　　可是即使假設(shè)人體具有了端粒酶，長(zhǎng)生也是個(gè)值得打上問(wèn)號(hào)的問(wèn)題。因?yàn)槎肆Ｃ竷H僅解決了復(fù)制長(zhǎng)度的問(wèn)題，并不能解決DNA復(fù)制時(shí)的變異問(wèn)題，當(dāng)然這有專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)?？墒沁@也說(shuō)明，長(zhǎng)生并非如想像中那么簡(jiǎn)單，不單單一個(gè)端粒酶就能解決。

注意

　　值得注意的是，惡性腫瘤細(xì)胞具有高活性的端粒酶(它能維持癌細(xì)胞端粒的長(zhǎng)度，使其無(wú)限制擴(kuò)增.關(guān)于癌細(xì)胞如何獲得永生,1991年Ha rley提出端粒-端粒酶假說(shuō).認(rèn)為正常細(xì)胞衰亡要經(jīng)過(guò)第一致死期M1期（MortalityStage1）和第二期M2期（MortalityStage2）兩個(gè)階段。即在細(xì)胞有絲分裂的過(guò)程中端粒DNA不斷丟失而使端?？s短，當(dāng)端?？s短到一定長(zhǎng)度（2kb～4kb）時(shí)，染色體的穩(wěn)定性遭到破壞，細(xì)胞出現(xiàn)衰老的表現(xiàn)，細(xì)胞進(jìn)入第一致死期M1期。此時(shí)細(xì)胞不再分裂，而是退出細(xì)胞周期而老化并死亡。如果此時(shí)細(xì)胞已被病毒轉(zhuǎn)染（SV40，HPV），癌基因激活或抑癌基因（P53，Rb）失活，細(xì)胞便可越過(guò)M1期，繼續(xù)分裂20-30次，端粒繼續(xù)短縮，最終進(jìn)入第二致死期M2期。多數(shù)細(xì)胞由于端粒太短而失去功能并死亡，只有少數(shù)細(xì)胞的端粒細(xì)胞的端粒酶被激活，修復(fù)和維持端粒的長(zhǎng)度，使細(xì)胞逃避M2期，而獲得永生.),這也是當(dāng)代科研領(lǐng)域的熱門(mén)研究話(huà)題.1995年Hiyama等人[8]在對(duì)100例成纖維神經(jīng)細(xì)胞瘤的研究中證實(shí)，有端粒酶活性表達(dá)的腫瘤組織占94%，端粒酶活性越高的組織越容易伴有其它遺傳學(xué)變化，并且預(yù)后不良；而低端粒酶活性的腫瘤組織中未見(jiàn)有相應(yīng)的變化且都預(yù)后良好，甚至有3處于IVS階段的無(wú)端粒酶活性的病例竟出現(xiàn)了腫瘤消退的現(xiàn)象。這似乎說(shuō)明端粒酶同癌癥之間存在著相關(guān)性，但是否因果關(guān)系，還很難定論.

端粒DNA