基因工程在人類(lèi)長(zhǎng)壽與癌癥中的應(yīng)用

1、0基因工程在人類(lèi)長(zhǎng)壽與癌癥中的應(yīng)用 人體的生長(zhǎng)主要是細(xì)胞的增殖分化，細(xì)胞的分裂次數(shù)受到端粒的影響，每分裂一次端粒就縮短一些，因此細(xì)胞分裂受限的一個(gè)關(guān)鍵因素是端粒的縮短。而負(fù)責(zé)端粒延伸，補(bǔ)償復(fù)制周期中所發(fā)生的端粒的縮短的酶是端粒酶。在缺乏端粒酶活性的細(xì)胞中，連續(xù)分裂將導(dǎo)致端粒逐代縮短。當(dāng)端粒變得太短以至于不能保證染色體末端的穩(wěn)定時(shí)，細(xì)胞將變得不能正常的增值。因此，長(zhǎng)壽與端粒酶活性密切相關(guān) 。端粒酶是以RNA 為模板合成DNA 的逆轉(zhuǎn)錄酶，是一種核糖核蛋白，由RNA 和蛋白質(zhì)構(gòu)成。其RNA 組分是端粒序列合成的模板。不同生物的端粒酶，其RNA 模板不同，其合成的端粒序列也不同。對(duì)端粒酶的RNA 進(jìn)

2、行誘變； 可在體內(nèi)合成出與突變RNA 序列相對(duì)應(yīng)的新端粒序列，證明了RNA 的模板功能。端粒酶合成端粒的DNA 片段TTAGGG 。1994年Kim 利用端粒重復(fù)增值法（TRAP ）檢測(cè)了18種不同腫瘤組織的100 個(gè)水生細(xì)胞株，其中98個(gè)為端粒酶活性株，而同時(shí)檢測(cè)22個(gè)正常細(xì)胞株則全為陰性株。其后越來(lái)越多的證據(jù)也表明在惡性腫瘤細(xì)胞中出現(xiàn)了端粒酶的活性。這種端粒酶與惡性腫瘤的顯著相關(guān)性表明，在腫瘤細(xì)胞中，端粒酶由于某種原因被重新激活，維持了染色體末端端粒的長(zhǎng)度，使部分腫瘤細(xì)胞逃脫衰老死亡。經(jīng)研究認(rèn)為p53是最重要的腫瘤抑制因子，一半以上的人類(lèi)腫瘤疾病或者缺少p53蛋白，或者在這條基因上發(fā)生突變

3、，缺乏p53是人類(lèi)癌癥中最普遍的改變。野生型p53與SV40T 抗原結(jié)合，與10bpde DNA 位點(diǎn)相結(jié)合，通過(guò)結(jié)合位點(diǎn)激活或抑制啟動(dòng)子。在缺乏p53的后果：靶基因不激活，DNA 擴(kuò)增增加，放射性處理后不會(huì)停止，突變的p53亞基阻遏蛋白質(zhì)功能，其生長(zhǎng)不受限制。在人類(lèi)癌癥細(xì)胞中，有些突變使p53失活，或者在其他基因座發(fā)生突變從而導(dǎo)致p53的缺失。Mdm2的存在使p53變得不穩(wěn)定，Mmd2能特異地使p53降解，并直接一抑制其反式激活活性。INK4a-ARF 基因座編碼p16，它控制著RB ，同時(shí)也控制著p19, 它通過(guò)失活Mmd2而控制著p53, 缺少I(mǎi)NK4a-ARF 基因座是人類(lèi)癌癥的一個(gè)常

4、見(jiàn)因素。端粒DNA 包括非特異性DNA 和由高度重復(fù)序列組成的特異DNA 序列. 通常是由富含鳥(niǎo)嘌呤核苷酸（G ）的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，伸展到染色體的3 端. 人工合成四膜蟲(chóng)端粒的重復(fù)DNA 片段（TTGGGG4端. 人和小鼠的端粒DNA 重序列為T(mén)TGGG. 人類(lèi)端粒的長(zhǎng)度約為15Kb 堿基。由于dsDNA 存在末端復(fù)制問(wèn)題，故 細(xì)胞 每分裂一次約丟失一個(gè)崗崎片斷長(zhǎng)度的DNA ，即25100對(duì)堿基. 端粒酶將自身RNA 模板合成的DNA 重復(fù)序列加在后隨鏈親鏈的3端，然后再以延長(zhǎng)了的親鏈為模板，由DNA 聚合酶合成子鏈，但是由于復(fù)制機(jī)制的不完整性（或者這不完整性是進(jìn)化保留的? 由此機(jī)制來(lái)保

5、證細(xì)胞的定期衰老和死亡?. 端粒還是以一定的速度丟失. 端粒酶是一種核蛋白（RNP ）主要由RNA 和蛋白質(zhì)組成。端粒酶是端粒復(fù)制所必須的一種特殊的DNA 聚合酶. 目前不少生物的端粒酶RNA 已被克隆，但不同種屬之間的核苷酸序列差別很大。四膜蟲(chóng)的端粒酶RNA 模式板長(zhǎng)160200個(gè)核苷酸，編碼1.5拷貝的端粒重復(fù)序列。其4351位序列為CAACCCCAA 剛好編碼一個(gè)GGGGTT 。鼠同人的端粒酶RNA 基因有65%的相同，模板為 8-9個(gè)核苷酸序列，人的端粒酶RNA （hTR ）由450個(gè)核苷酸組。模板區(qū)為CUAACCCUAAC 克隆了游仆蟲(chóng)屬的端粒酶RNA 序列，其中包括5-CAAAAC

6、CCCAAA-3模板序列。該模板亦與基端粒重復(fù)序列（TTTTGGGG ）n 以堿基互補(bǔ)方式合成RNA 序列。研究還認(rèn)為，端粒酶RNA 中的模板每次與1.5（TTTTGGGG ）重復(fù)序列互補(bǔ)，然后通過(guò)模板的滑動(dòng)，再進(jìn)行下一次合成。TRF 美國(guó)約洛克菲勒大學(xué)Susan Smish和T.de Lang的研究小組在90年代初期，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)與端粒DNA 特異結(jié)合的蛋白質(zhì)：端粒重復(fù)結(jié)合因子（TRF ）1和2. 其中TRF2對(duì)端粒具有保護(hù)作用，而TRF1是端粒長(zhǎng)度的負(fù)向調(diào)節(jié)因子。在端粒酶活性的細(xì)胞株中，TRF1的過(guò)度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致端粒長(zhǎng)度的進(jìn)行性縮短，這一作用是通過(guò)阻礙端粒酶與端粒的結(jié)合而發(fā)揮的，而不是通過(guò)控制

7、端粒酶的表達(dá)。Tankyrase 在發(fā)現(xiàn)TRF1對(duì)端粒酶的調(diào)控作用后，研究人員推測(cè)可能存在于TRF1結(jié)合的蛋白質(zhì)，由它來(lái)調(diào)節(jié)TRF1的功能。1998年Smish Setal 研究出來(lái)并命名為端錨聚合酶（Tankyrase ）.在端粒結(jié)合蛋白質(zhì)方面，早在1986年Gottschling 等即已鑒定了尖毛蟲(chóng)屬（Oxytricha ）的相對(duì)分子質(zhì)量為55000和26000的端粒結(jié)事蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)特異識(shí)別和結(jié)合尖毛蟲(chóng)屬的大核白質(zhì)PAP1（repressor activator protein1）是參與端粒長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的一個(gè)必須因子，一個(gè)RAP1分子平均與18個(gè)端粒DNA 序列結(jié)全，負(fù)反饋調(diào)節(jié)端粒長(zhǎng)度。在

8、克隆鑒定了酵母等的端粒酶蛋白質(zhì)部分的催化亞基的編碼基因后，人端粒酶蛋白質(zhì)部分的催化亞基編碼基因也已經(jīng)被克隆鑒定，命名為hTERT(human Telomerase Reverse Transcriptase ）基因。該基因含有一個(gè)端粒酶特異基序（telomerase-specific motif），翻譯48個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)序列。hTR 和hTERT 基因的對(duì)照表達(dá)研究顯示，hTR 基因可在增殖力強(qiáng)制胎兒細(xì)胞-非永生化的（mortal ）細(xì)胞中表達(dá)，而hTERT 基因僅在腫瘤細(xì)胞-永生化的（immortal ）細(xì)胞中表達(dá)。因此 htert基因更顯示出腫瘤特異的診斷和治療潛在應(yīng)用價(jià)值。另外，人乳頭

9、狀病毒（ HPV 能引發(fā)人的子宮頸癌。HPV 病毒基因組中的癌基因E6，在腫瘤發(fā)生中起要作用，它是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以激活端粒酶的癌基因。該基因的表達(dá)產(chǎn)物，能在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)MYC 的表達(dá)，隨后再由MYC 激活端粒酶。最近又發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)的雌激素（estrogen ），能與TERT 基因啟動(dòng)子區(qū)-2677 位的一個(gè)不完全回文結(jié)構(gòu)結(jié)合，直接調(diào)節(jié)TERT 基因活性。另外雌二醇也可通過(guò)激活myc 基因的表達(dá)，間接促進(jìn)TERT 基因的表達(dá)，提高端粒酶的活性?？墒羌词辜僭O(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)。可是這也說(shuō)明，長(zhǎng)生并非如想像中那么簡(jiǎn)單，不單單一個(gè)端粒酶就能解決研究人員由此看到了誘人的希望，但他們卻不知道，這種控制細(xì)胞衰老過(guò)程的方法，最終是否能同樣有效地延緩人體的衰老。因此，迄今尚無(wú)人提議在大家的日常飲食中添加端粒酶。實(shí)際上，