端粒與端粒酶2課件

——端粒與端粒酶主講人：楊長友重慶師范大學生命科學學院生物化學與分子生物學專業(yè)長壽夢想的“天梯”——端粒與端粒酶主講人：楊長友長壽夢想的“天梯”1

2009年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎

貢獻：揭示了“howchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”(染色體是如何被端粒和端粒酶保護的)。ElizabethH.Blackburn伊麗莎白·布萊克本CarolW.Greider卡羅爾·格雷德美國巴爾的摩約翰·霍普金斯醫(yī)學院JackW.Szostak杰克·紹斯塔克美國哈佛醫(yī)學院美國加利福尼亞舊金山大學

2009年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎

貢獻：揭示了“how2主要內容端粒與端粒酶的發(fā)現端粒的結構與功能端粒酶的結構與功能端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系端粒與端粒酶的研究現狀影響端粒長度的因素主要內容端粒與端粒酶的發(fā)現3一、端粒與端粒酶的發(fā)現端粒最早是由著名的遺傳學家赫爾曼·繆勒（HermannMuller，因為發(fā)明用X射線突變基因而獲得1946年的諾貝爾生理或醫(yī)學獎）于1938年發(fā)現的?？娎战o這種天然末端結構取了個形象的名字——telomere，這是由希臘語“telos”(末端)及“meros”(部分)組成的。中文翻譯為“末端的顆?！?，簡稱“端?！薄?941年芭芭拉·麥克林托克（BarbaraMcClintock，因為發(fā)現玉米的轉座子獲得1983年諾貝爾生理或醫(yī)學獎）在玉米的遺傳學研究中也證實端粒的存在。一、端粒與端粒酶的發(fā)現端粒最早是由著名的遺傳學家赫爾曼·繆勒4端粒的位置端粒的位置5一、端粒與端粒酶的發(fā)現1978年伊麗莎白通過體外DNA復制實驗，推斷出模式生物四膜蟲（Tetrahymenathermophila）的端粒中含有許多重復的5’-CCCCAA-3’六堿基序列，首次闡明了四膜蟲的端粒結構。同時，杰克·紹斯塔克正試圖在酵母中建構人工線性染色體，希望它能夠像自然染色體一樣在細胞中復制。但他構建的人工染色體轉化入細胞后總是很快降解。1980年，當伊麗莎白報道她關于端粒DNA的發(fā)現時，引起了杰克的極大興趣。于是二人合作將新發(fā)現的四膜蟲端粒序列和人工染色體連接到一起，而后導入酵母細胞。奇跡出現了，人工染色體不再降解，可以在細胞內正常復制。這一方面證實了端粒對染色體的保護作用，也使DNA的大片段克隆成為可能，為后來的人類基因組測序奠定了基礎。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1978年伊麗莎白通過體外DNA6一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，伊麗莎白在試驗中發(fā)現了一個有趣的現象：不論是四膜蟲還是酵母自身的端粒序列都可以在酵母中被保護和延伸。而帶著四膜蟲端粒DNA的人工染色體進入到酵母后，復制后被加上的是酵母端粒序列而非四膜蟲的端粒序列。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，伊麗莎白在試驗中發(fā)現了一個7一、端粒與端粒酶的發(fā)現酶？一、端粒與端粒酶的發(fā)現酶？8一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，卡羅爾作為博士研究生進入伊麗莎白實驗室，開始了端粒末端合成機制的研究工作。她們假設端粒是由某種酶合成，那么在細胞裂解液里應該有這種酶的存在，如果使用四膜蟲細胞裂解液在體外能檢測到端粒序列的復制和延伸，那無疑證實這種“酶”的存在。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，卡羅爾作為博士研究生進入伊9一、端粒與端粒酶的發(fā)現實驗過程大致如下：

1、將底物寡聚核苷酸（端粒DNA、隨機序列DNA）進行放射性標記；2、將高濃度的寡聚核苷酸底物與高濃度的四膜蟲細胞裂解液一起孵育；3、通過放射性標記的核苷酸來檢測體外端粒序列的合成。一、端粒與端粒酶的發(fā)現實驗過程大致如下：10一、端粒與端粒酶的發(fā)現結果顯示，當四膜蟲細胞裂解液加入四膜蟲或酵母端粒序列DNA時，其明顯被重新加上了DNA堿基，而且以6個堿基遞增的方式延長，與四膜蟲端粒重復基本單位為6個堿基正好吻合，而對于隨機序列的DNA底物并不發(fā)生延伸。實驗結果證明，端粒DNA的延伸是通過“酶”來完成的，且這種酶的活性不依賴于DNA模板。這種酶后來被命名為“端粒酶”（telomerase）。一、端粒與端粒酶的發(fā)現結果顯示，當四膜蟲細胞裂解液加入四膜蟲11一、端粒與端粒酶的發(fā)現1985年，卡羅爾和伊麗莎白在四膜蟲細胞核提取物中首先發(fā)現并純化了端粒酶。之后，耶魯大學Morin于1989年在人宮頸癌細胞中也發(fā)現了人體端粒酶。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1985年，卡羅爾和伊麗莎白在四膜蟲細12二、端粒的結構與功能端粒(telomere)也稱端區(qū)，是真核生物線性染色體的天然兩末端，呈膨大粒狀，由染色體末端DNA重復片斷（富含G、C）與蛋白質組成（端粒結合蛋白和端粒相關蛋白）。

端粒既有高度的保守性，又有種屬特異性。哺乳動物端粒的重復序列為(TTAGGG／AATCCC)，其中G鏈3’端是一段單鏈的懸突(overhang)。電鏡觀察發(fā)現，端粒結構是一個雙環(huán)結構，由T環(huán)(T-loop，端粒環(huán))和D環(huán)(D-loop，替代環(huán))構成，T環(huán)在染色體末端形成一個帽子結構，可防止核酶以及連接酶作用于端粒。同時，T環(huán)結構在端粒長度的維持機制中起重要作用。二、端粒的結構與功能端粒(telomere)也稱端區(qū)，是真13端粒及其基本結構端粒及其基本結構14端粒與端粒酶2課件15二、端粒的結構與功能端粒的主要功能①保護染色體末端免遭融合、重組，防止染色體在細胞內被化學修飾或被核酶降解；維持染色體的完整性。②阻止細胞對染色體末端的DNA損傷反應。③為端粒酶提供底物，解決DNA復制的末端隱縮，保證染色體的完全復制。④決定細胞的壽命。當端粒再也無法保護染色體免受傷害時，細胞就會停止分裂，或者變得不穩(wěn)定。因此，生物體細胞分裂的次數是有限的，端粒的長度也就決定了細胞的壽命，所以端粒又被稱為“生命的時鐘”。二、端粒的結構與功能端粒的主要功能16三、端粒酶的結構與功能端粒酶(又稱端粒體酶)是由端粒酶RNA組分和蛋白質組分共同構成的核糖核蛋白復合物，這個酶復合物中的RNA是模板，其上含有引物特異識別位點，而蛋白質成分則具有催化活性。三、端粒酶的結構與功能端粒酶(又稱端粒體酶)是由端粒酶RN17三、端粒酶的結構與功能目前認為端粒酶主要由3個部分構成，即端粒酶RNA(telomeraseRNA，TR)、端粒酶相關蛋白質(telomerase—associatedprotein，TP1/TP2)和端粒酶逆轉錄酶(telomerasereversetranscriptase，TERT)。其中，TERT是端粒酶的催化亞基，也是決定端粒酶活性的關鍵因素，其表達水平的高低與端粒酶活性呈平行關系。研究發(fā)現，TR和TP1在正常組織中有廣泛表達，而TERT只在腫瘤組織及某些高增殖組織中表達，并決定著這些組織的端粒酶活性；正常組織缺乏TERT表達，因而沒有端粒酶活性。三、端粒酶的結構與功能目前認為端粒酶18三、端粒酶的結構與功能端粒酶的重要功能是通過識別并結合富含胞嘧啶C的端粒末端，以自身RNA為模板合成端粒的DNA重復序列，從而阻止隨著DNA復制和細胞分裂所造成的端粒的不斷縮短，進而穩(wěn)定染色體的長度，避免細胞因端粒丟失所導致的凋亡。因此，端粒酶在細胞永生化和腫瘤發(fā)生中起著重要作用。三、端粒酶的結構與功能端粒酶的重要功能是通過識別并結合富含胞19端粒與端粒酶2課件20端粒與端粒酶2課件21三、端粒酶的結構與功能近年來有證據表明，端粒酶除有端粒保護作用外，還有促進細胞生存和抵抗應激的非端粒保護作用，主要表現為保護線粒體功能、調節(jié)細胞Ca2+內流、參與細胞因子調節(jié)、參與細胞信號轉導及相關基因表達。三、端粒酶的結構與功能近年來有證據表明，端粒酶除有端粒保護作22四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系目前認為，細胞的衰老是由于端粒的丟失引起的，而端粒的丟失又與端粒酶的活性有關。人類細胞內端粒酶活性的缺失導致了端?？s短，每次丟失50～200個堿基，這種縮短使得端粒最終不能被細胞識別。端粒一旦短于“關鍵長度”，就很有可能導致染色體雙鏈的斷裂，并激活細胞自身的檢驗系統(tǒng)，從而使細胞進入M1期死亡狀態(tài)。當幾千個堿基的端粒DNA丟失后，細胞就會停止分裂而進入衰老狀態(tài)。

四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系目前認為，細胞的衰老是由于23四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系如果細胞被病毒感染，或者某些抑癌基因如p53等的突變，細胞可越過M1期而繼續(xù)分裂，端粒繼續(xù)縮短，最終達到一個關鍵閾值，細胞進入第二致死期M2，這時染色體可能出現形態(tài)異常，大多數細胞由于端粒太短而失去功能，從而導致細胞死亡。但極少數細胞能在此階段進一步激活端粒酶，使端粒功能得以恢復，并維持染色體的穩(wěn)定性，從而避免死亡，導致細胞永生化甚至癌變。

四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系如果細胞被病毒感染，或者某24Fig.Telomere,telomeraseandcellularlifespanFig.Telomere,telomeraseand25五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒維持機制研究1、端粒酶機制端粒酶在生殖細胞、早期胚胎發(fā)育、干細胞和許多癌癥細胞中有很高的活性。而在人的正常體細胞中，由于端粒酶活性很低或處于無法檢測的水平，端粒的縮短無法得到彌補，最終會產生細胞融合導致細胞死亡。五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒維持機制研究26五、端粒與端粒酶的研究現狀

2、端粒延伸替代機制（alternativelengtheningoftelomeres，ALT）目前關于ALT的分子機理還沒有完全弄清楚，它有可能是通過滾環(huán)復制、T-loop介導延伸和端粒重復片段之間的同源重組機制來延長端粒的長度。五、端粒與端粒酶的研究現狀2、端粒延伸替代機制（alt27五、端粒與端粒酶的研究現狀克隆動物端粒長度的研究

體細胞核移植作為一種有效的無性生殖手段，在基礎研究、組織再生和挽救瀕危動物方面有著巨大的應用力，因此越來越多的受到人們的關注。目前，在克隆動物端粒長度的研究中，研究者們比較感興趣的問題主要有：1、體細胞核移植生產的克隆動物分娩常會出現各種缺陷，這是否與端粒長度變化造成發(fā)育畸形、衰老和疾病有關？2、克隆動物的端粒在重構胚(胚胎早期)是否或如何被修復；3、端粒長度是否會恢復到正常。五、端粒與端粒酶的研究現狀克隆動物端粒長度的研究28五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶逆轉衰老過程的研究

2010年11月，美國哈佛大學醫(yī)學院的研究者JaskelioffM等在Nature雜志發(fā)表了有關端粒酶和衰老研究的重要發(fā)現。他們利用基因工程技術成功地將端粒酶缺陷型小鼠的衰老過程逆轉。迄今為止，這是首次有小鼠動物實驗成功地逆轉衰老過程，意味著一些老化的器官也有“重生”的可能。這項突破成果或有望防治腦退化癥（如老年癡呆癥）、糖尿病和心臟病等疾病，甚至有望打開永恒青春的奧秘。五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶逆轉衰老過程的研究29五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶抑制劑研究1、核苷類逆轉錄酶抑制劑(ddG和AZT等)

抑制機制：競爭性抑制作用五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶抑制劑研究30五、端粒與端粒酶的研究現狀

2、非核苷類小分子抑制劑

這類小分子主要是與端粒酶的催化亞基端粒酶逆轉錄酶TERT相互作用，如MKT077和BIBR1532。五、端粒與端粒酶的研究現狀2、非核苷類小分子抑制劑31五、端粒與端粒酶的研究現狀

3、寡核苷酸類端粒酶抑制劑寡核苷酸類藥物主要是利用反義技術對TR進行抑制。如GRN163及其類似物GRN163L。此類藥物用于腫瘤治療有兩個問題需要解決：吸收度差及體內穩(wěn)定性差。五、端粒與端粒酶的研究現狀3、寡核苷酸類端粒酶抑制劑32五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體是由若干個平面G四分體結構堆積而成的。右圖是由四個鳥嘌呤通過氫鍵作用連接而成的G四分體結構。4、G-四聯體穩(wěn)定劑(G-QuadruplexStabilizers)五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體是由若干個平面G四分體結33五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體的形成使得端粒酶不能與端粒很好的結合，也就失去了其延長端粒的作用。而且這類藥物不僅能作用于端粒酶陽性的細胞，而且對ALT細胞也能產生作用。因此，設計一種能夠促進G-四聯體的形成或者穩(wěn)定G-四聯體結構的化合物，將是腫瘤治療研究的方向之一。

這類藥物的主要問題是安全性：活性的G-四聯體穩(wěn)定劑可以影響正常細胞的端粒結構以及基因組中富含鳥嘌呤G的區(qū)域的穩(wěn)定性。五、端粒與端粒酶的研究現狀這類藥物的主要問題是34五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒檢測

TelomeHealth公司由端粒研究先驅卡爾文·B·哈利（CalvinB.Harley）與伊麗莎白·布萊克本(ElizabethH.Blackburn)于2010年1月共同創(chuàng)立。

LifeLength公司由西班牙國立研究中心端粒與端粒酶研究的負責人瑪利亞·A·布拉斯科（MariaA.Blasco）在2010年9月創(chuàng)立。五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒檢測35五、端粒與端粒酶的研究現狀五、端粒與端粒酶的研究現狀36五、端粒與端粒酶的研究現狀萬能癌癥疫苗的研究

2011年4月15日，據英國《每日郵報》報道，英國科學家近期研制出了一種“萬能”疫苗，可用于治療包括胰腺癌在內的多種癌癥，并預計在兩年后面世。這個“新發(fā)明”還不會像其它癌癥藥物一樣導致副作用，例如頭暈和掉頭發(fā)。從原理上講，它會激活免疫系統(tǒng)找出并破壞癌細胞的端粒酶，從而抑制癌細胞的生長。而健康細胞不會遭受攻擊，因為它們的端粒酶含量太低，不會引起免疫系統(tǒng)的注意。五、端粒與端粒酶的研究現狀萬能癌癥疫苗的研究37五、端粒與端粒酶的研究現狀存在的困惑

1、端粒長度與個體壽命的關系我們現在還不能確定什么樣的端粒算正常，多長或多短又算不正常。鼠的端粒比人類長近5-10倍，壽命卻比人類短的多，端粒長度與個體壽命及組織器官的預期壽命并不一致。

五、端粒與端粒酶的研究現狀存在的困惑38五、端粒與端粒酶的研究現狀

2、抗衰老與抗腫瘤的矛盾激活端粒酶有助于延緩衰老，但是也面臨一些難題，如可能增加罹患癌癥的幾率；另外，動物不具有類似人的端粒老化機制，而沒有適合的模式生物可用于藥物測試。五、端粒與端粒酶的研究現狀2、抗衰老與抗腫瘤的矛盾39五、端粒與端粒酶的研究現狀目前人們還不清楚端粒耗損是衰老的原因還是伴隨的結果。目前人們也不清楚生物體衰老時細胞老化是怎么導致器官老化的，為什么各個器官系統(tǒng)幾乎同時老化，有什么調控網絡，是如何協同導致各器官老化的同步化的。五、端粒與端粒酶的研究現狀40六、影響端粒長度的因素肌肽可以保護端粒

肌肽是一種抗氧化劑，在雞肉里含量較高，特別是雞胸肉里含量最高。適量運動可以延長端粒的長度精神因素影響端粒的長度

研究證實，壓力可致端?？s短，從而導致糖尿病、老年性癡呆癥等多種疾病發(fā)生。吸煙能縮短端粒的長度他汀類藥物可能減少端粒的耗損六、影響端粒長度的因素肌肽可以保護端粒41謝謝！謝謝！42——端粒與端粒酶主講人：楊長友重慶師范大學生命科學學院生物化學與分子生物學專業(yè)長壽夢想的“天梯”——端粒與端粒酶主講人：楊長友長壽夢想的“天梯”43

2009年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎

貢獻：揭示了“howchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”(染色體是如何被端粒和端粒酶保護的)。ElizabethH.Blackburn伊麗莎白·布萊克本CarolW.Greider卡羅爾·格雷德美國巴爾的摩約翰·霍普金斯醫(yī)學院JackW.Szostak杰克·紹斯塔克美國哈佛醫(yī)學院美國加利福尼亞舊金山大學

2009年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎

貢獻：揭示了“how44主要內容端粒與端粒酶的發(fā)現端粒的結構與功能端粒酶的結構與功能端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系端粒與端粒酶的研究現狀影響端粒長度的因素主要內容端粒與端粒酶的發(fā)現45一、端粒與端粒酶的發(fā)現端粒最早是由著名的遺傳學家赫爾曼·繆勒（HermannMuller，因為發(fā)明用X射線突變基因而獲得1946年的諾貝爾生理或醫(yī)學獎）于1938年發(fā)現的?？娎战o這種天然末端結構取了個形象的名字——telomere，這是由希臘語“telos”(末端)及“meros”(部分)組成的。中文翻譯為“末端的顆?！保喎Q“端?！?。1941年芭芭拉·麥克林托克（BarbaraMcClintock，因為發(fā)現玉米的轉座子獲得1983年諾貝爾生理或醫(yī)學獎）在玉米的遺傳學研究中也證實端粒的存在。一、端粒與端粒酶的發(fā)現端粒最早是由著名的遺傳學家赫爾曼·繆勒46端粒的位置端粒的位置47一、端粒與端粒酶的發(fā)現1978年伊麗莎白通過體外DNA復制實驗，推斷出模式生物四膜蟲（Tetrahymenathermophila）的端粒中含有許多重復的5’-CCCCAA-3’六堿基序列，首次闡明了四膜蟲的端粒結構。同時，杰克·紹斯塔克正試圖在酵母中建構人工線性染色體，希望它能夠像自然染色體一樣在細胞中復制。但他構建的人工染色體轉化入細胞后總是很快降解。1980年，當伊麗莎白報道她關于端粒DNA的發(fā)現時，引起了杰克的極大興趣。于是二人合作將新發(fā)現的四膜蟲端粒序列和人工染色體連接到一起，而后導入酵母細胞。奇跡出現了，人工染色體不再降解，可以在細胞內正常復制。這一方面證實了端粒對染色體的保護作用，也使DNA的大片段克隆成為可能，為后來的人類基因組測序奠定了基礎。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1978年伊麗莎白通過體外DNA48一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，伊麗莎白在試驗中發(fā)現了一個有趣的現象：不論是四膜蟲還是酵母自身的端粒序列都可以在酵母中被保護和延伸。而帶著四膜蟲端粒DNA的人工染色體進入到酵母后，復制后被加上的是酵母端粒序列而非四膜蟲的端粒序列。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，伊麗莎白在試驗中發(fā)現了一個49一、端粒與端粒酶的發(fā)現酶？一、端粒與端粒酶的發(fā)現酶？50一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，卡羅爾作為博士研究生進入伊麗莎白實驗室，開始了端粒末端合成機制的研究工作。她們假設端粒是由某種酶合成，那么在細胞裂解液里應該有這種酶的存在，如果使用四膜蟲細胞裂解液在體外能檢測到端粒序列的復制和延伸，那無疑證實這種“酶”的存在。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1984年，卡羅爾作為博士研究生進入伊51一、端粒與端粒酶的發(fā)現實驗過程大致如下：

1、將底物寡聚核苷酸（端粒DNA、隨機序列DNA）進行放射性標記；2、將高濃度的寡聚核苷酸底物與高濃度的四膜蟲細胞裂解液一起孵育；3、通過放射性標記的核苷酸來檢測體外端粒序列的合成。一、端粒與端粒酶的發(fā)現實驗過程大致如下：52一、端粒與端粒酶的發(fā)現結果顯示，當四膜蟲細胞裂解液加入四膜蟲或酵母端粒序列DNA時，其明顯被重新加上了DNA堿基，而且以6個堿基遞增的方式延長，與四膜蟲端粒重復基本單位為6個堿基正好吻合，而對于隨機序列的DNA底物并不發(fā)生延伸。實驗結果證明，端粒DNA的延伸是通過“酶”來完成的，且這種酶的活性不依賴于DNA模板。這種酶后來被命名為“端粒酶”（telomerase）。一、端粒與端粒酶的發(fā)現結果顯示，當四膜蟲細胞裂解液加入四膜蟲53一、端粒與端粒酶的發(fā)現1985年，卡羅爾和伊麗莎白在四膜蟲細胞核提取物中首先發(fā)現并純化了端粒酶。之后，耶魯大學Morin于1989年在人宮頸癌細胞中也發(fā)現了人體端粒酶。一、端粒與端粒酶的發(fā)現1985年，卡羅爾和伊麗莎白在四膜蟲細54二、端粒的結構與功能端粒(telomere)也稱端區(qū)，是真核生物線性染色體的天然兩末端，呈膨大粒狀，由染色體末端DNA重復片斷（富含G、C）與蛋白質組成（端粒結合蛋白和端粒相關蛋白）。

端粒既有高度的保守性，又有種屬特異性。哺乳動物端粒的重復序列為(TTAGGG／AATCCC)，其中G鏈3’端是一段單鏈的懸突(overhang)。電鏡觀察發(fā)現，端粒結構是一個雙環(huán)結構，由T環(huán)(T-loop，端粒環(huán))和D環(huán)(D-loop，替代環(huán))構成，T環(huán)在染色體末端形成一個帽子結構，可防止核酶以及連接酶作用于端粒。同時，T環(huán)結構在端粒長度的維持機制中起重要作用。二、端粒的結構與功能端粒(telomere)也稱端區(qū)，是真55端粒及其基本結構端粒及其基本結構56端粒與端粒酶2課件57二、端粒的結構與功能端粒的主要功能①保護染色體末端免遭融合、重組，防止染色體在細胞內被化學修飾或被核酶降解；維持染色體的完整性。②阻止細胞對染色體末端的DNA損傷反應。③為端粒酶提供底物，解決DNA復制的末端隱縮，保證染色體的完全復制。④決定細胞的壽命。當端粒再也無法保護染色體免受傷害時，細胞就會停止分裂，或者變得不穩(wěn)定。因此，生物體細胞分裂的次數是有限的，端粒的長度也就決定了細胞的壽命，所以端粒又被稱為“生命的時鐘”。二、端粒的結構與功能端粒的主要功能58三、端粒酶的結構與功能端粒酶(又稱端粒體酶)是由端粒酶RNA組分和蛋白質組分共同構成的核糖核蛋白復合物，這個酶復合物中的RNA是模板，其上含有引物特異識別位點，而蛋白質成分則具有催化活性。三、端粒酶的結構與功能端粒酶(又稱端粒體酶)是由端粒酶RN59三、端粒酶的結構與功能目前認為端粒酶主要由3個部分構成，即端粒酶RNA(telomeraseRNA，TR)、端粒酶相關蛋白質(telomerase—associatedprotein，TP1/TP2)和端粒酶逆轉錄酶(telomerasereversetranscriptase，TERT)。其中，TERT是端粒酶的催化亞基，也是決定端粒酶活性的關鍵因素，其表達水平的高低與端粒酶活性呈平行關系。研究發(fā)現，TR和TP1在正常組織中有廣泛表達，而TERT只在腫瘤組織及某些高增殖組織中表達，并決定著這些組織的端粒酶活性；正常組織缺乏TERT表達，因而沒有端粒酶活性。三、端粒酶的結構與功能目前認為端粒酶60三、端粒酶的結構與功能端粒酶的重要功能是通過識別并結合富含胞嘧啶C的端粒末端，以自身RNA為模板合成端粒的DNA重復序列，從而阻止隨著DNA復制和細胞分裂所造成的端粒的不斷縮短，進而穩(wěn)定染色體的長度，避免細胞因端粒丟失所導致的凋亡。因此，端粒酶在細胞永生化和腫瘤發(fā)生中起著重要作用。三、端粒酶的結構與功能端粒酶的重要功能是通過識別并結合富含胞61端粒與端粒酶2課件62端粒與端粒酶2課件63三、端粒酶的結構與功能近年來有證據表明，端粒酶除有端粒保護作用外，還有促進細胞生存和抵抗應激的非端粒保護作用，主要表現為保護線粒體功能、調節(jié)細胞Ca2+內流、參與細胞因子調節(jié)、參與細胞信號轉導及相關基因表達。三、端粒酶的結構與功能近年來有證據表明，端粒酶除有端粒保護作64四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系目前認為，細胞的衰老是由于端粒的丟失引起的，而端粒的丟失又與端粒酶的活性有關。人類細胞內端粒酶活性的缺失導致了端?？s短，每次丟失50～200個堿基，這種縮短使得端粒最終不能被細胞識別。端粒一旦短于“關鍵長度”，就很有可能導致染色體雙鏈的斷裂，并激活細胞自身的檢驗系統(tǒng)，從而使細胞進入M1期死亡狀態(tài)。當幾千個堿基的端粒DNA丟失后，細胞就會停止分裂而進入衰老狀態(tài)。

四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系目前認為，細胞的衰老是由于65四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系如果細胞被病毒感染，或者某些抑癌基因如p53等的突變，細胞可越過M1期而繼續(xù)分裂，端粒繼續(xù)縮短，最終達到一個關鍵閾值，細胞進入第二致死期M2，這時染色體可能出現形態(tài)異常，大多數細胞由于端粒太短而失去功能，從而導致細胞死亡。但極少數細胞能在此階段進一步激活端粒酶，使端粒功能得以恢復，并維持染色體的穩(wěn)定性，從而避免死亡，導致細胞永生化甚至癌變。

四、端粒及端粒酶與衰老、癌癥的關系如果細胞被病毒感染，或者某66Fig.Telomere,telomeraseandcellularlifespanFig.Telomere,telomeraseand67五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒維持機制研究1、端粒酶機制端粒酶在生殖細胞、早期胚胎發(fā)育、干細胞和許多癌癥細胞中有很高的活性。而在人的正常體細胞中，由于端粒酶活性很低或處于無法檢測的水平，端粒的縮短無法得到彌補，最終會產生細胞融合導致細胞死亡。五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒維持機制研究68五、端粒與端粒酶的研究現狀

2、端粒延伸替代機制（alternativelengtheningoftelomeres，ALT）目前關于ALT的分子機理還沒有完全弄清楚，它有可能是通過滾環(huán)復制、T-loop介導延伸和端粒重復片段之間的同源重組機制來延長端粒的長度。五、端粒與端粒酶的研究現狀2、端粒延伸替代機制（alt69五、端粒與端粒酶的研究現狀克隆動物端粒長度的研究

體細胞核移植作為一種有效的無性生殖手段，在基礎研究、組織再生和挽救瀕危動物方面有著巨大的應用力，因此越來越多的受到人們的關注。目前，在克隆動物端粒長度的研究中，研究者們比較感興趣的問題主要有：1、體細胞核移植生產的克隆動物分娩常會出現各種缺陷，這是否與端粒長度變化造成發(fā)育畸形、衰老和疾病有關？2、克隆動物的端粒在重構胚(胚胎早期)是否或如何被修復；3、端粒長度是否會恢復到正常。五、端粒與端粒酶的研究現狀克隆動物端粒長度的研究70五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶逆轉衰老過程的研究

2010年11月，美國哈佛大學醫(yī)學院的研究者JaskelioffM等在Nature雜志發(fā)表了有關端粒酶和衰老研究的重要發(fā)現。他們利用基因工程技術成功地將端粒酶缺陷型小鼠的衰老過程逆轉。迄今為止，這是首次有小鼠動物實驗成功地逆轉衰老過程，意味著一些老化的器官也有“重生”的可能。這項突破成果或有望防治腦退化癥（如老年癡呆癥）、糖尿病和心臟病等疾病，甚至有望打開永恒青春的奧秘。五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶逆轉衰老過程的研究71五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶抑制劑研究1、核苷類逆轉錄酶抑制劑(ddG和AZT等)

抑制機制：競爭性抑制作用五、端粒與端粒酶的研究現狀端粒酶抑制劑研究72五、端粒與端粒酶的研究現狀

2、非核苷類小分子抑制劑

這類小分子主要是與端粒酶的催化亞基端粒酶逆轉錄酶TERT相互作用，如MKT077和BIBR1532。五、端粒與端粒酶的研究現狀2、非核苷類小分子抑制劑73五、端粒與端粒酶的研究現狀

3、寡核苷酸類端粒酶抑制劑寡核苷酸類藥物主要是利用反義技術對TR進行抑制。如GRN163及其類似物GRN163L。此類藥物用于腫瘤治療有兩個問題需要解決：吸收度差及體內穩(wěn)定性差。五、端粒與端粒酶的研究現狀3、寡核苷酸類端粒酶抑制劑74五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體是由若干個平面G四分體結構堆積而成的。右圖是由四個鳥嘌呤通過氫鍵作用連接而成的G四分體結構。4、G-四聯體穩(wěn)定劑(G-QuadruplexStabilizers)五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體是由若干個平面G四分體結75五、端粒與端粒酶的研究現狀G-四聯體的形成使得端粒酶不能與端粒很好的結