基因工程在人類長壽與癌癥中的應(yīng)用

1、0基因工程在人類長壽與癌癥中的應(yīng)用人體的生長主要是細(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)展誘變；可在體內(nèi)

2、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TTAGGG1994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)胞株那么全為陰性株。其后越來越多的證據(jù)也說明在惡性腫瘤細(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)性說明，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度， 使局部腫瘤細(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，一半以上的人類腫瘤疾病或者缺少p53蛋白，或者在這條基因上發(fā)生突變，缺乏p53是人類癌癥中最普遍

3、的改變。野生型p53與SV40T抗原結(jié)合，與10bpdeDNA位點(diǎn)相結(jié)合，通過結(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，DNAT增增加，放射性處理后不會(huì)停頓，突變的p53亞基阻遏蛋白質(zhì)功能，其生長不受限制。在人類癌癥細(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勺存在使p53變得不穩(wěn)定，Mmd2!也特異地使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RR同時(shí)也控制著p19,它通過失活Mmd2ff控制著p53,缺少INK4a-ARF基因座是人類癌癥的一個(gè)常見因素。端粒DNA包括非特異性DNAffi由高

4、度重復(fù)序列組成的特異DNA序列.通常是由富含鳥喋吟核甘酸G的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，伸展到染色體的3端.人工合成四膜蟲端粒的重復(fù)DNA片段TTGGGG)端.人和/卜鼠的端粒DNA重序歹I為TTGGGA類端粒的長度約為15Kb堿基。由于dsDNA在末端復(fù)制問題，故細(xì)胞每分裂一次約喪失一個(gè)崗崎片斷長度的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，然后再以延長了的親鏈為模板，由DNA!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)化保存的？由此機(jī)制來保證細(xì)胞的定期衰老和死亡?).端粒還是以一定的速度喪失.端粒酶是一種核蛋白R(shí)NP主要由RNA和蛋

5、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甘酸序列差異很大。四膜蟲的端粒酶RNA模式板長160200個(gè)核甘酸，編碼1.5拷貝的端粒重復(fù)序列。其4351位序列為CAACCCCAA好編碼一個(gè)GGGGTT鼠同人的端粒酶RNA基因有65%勺一樣，模板為8-9個(gè)核甘酸序列， 人的端粒酶RNAhTR由450個(gè)核甘酸組。模板區(qū)為CUAACCCUAAO了游仆蟲屬的端粒酶RNAff列，其中包括5-CAAAACCCCAAA-3莫板序歹I。該模板亦與基端粒重復(fù)序列TTTTGGGGn以堿基互補(bǔ)方式合成RNAff列。研究還認(rèn)為，端粒酶RNA中的模板每

6、次與1.5TTTTGGGG重復(fù)序列互補(bǔ)，然后通過模板的滑動(dòng)，再進(jìn)展下一次合成。TRF美國約洛克菲勒大學(xué)SusanSmish和T.deLang的研究小組在90年代初期，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)與端粒DNAf異結(jié)合的蛋白質(zhì)：端粒重復(fù)結(jié)合因子TRF1和2.其中TRF2對(duì)端粒具有保護(hù)作用，而TRF1是端粒長度的負(fù)向調(diào)節(jié)因子。在端粒酶活性的細(xì)胞株中，TRF1的過度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致端粒長度的進(jìn)展性縮短，這一作用是通過阻礙端粒酶與端粒的結(jié)合而發(fā)揮的，而不是通過控制端粒酶的表達(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)，由它來調(diào)節(jié)TRF1的功能。1998年SmishSet

7、al研究出來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)合尖毛蟲屬的大核白質(zhì)PAP1repressoractivatorproteinl是參與端粒長度調(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DN脂列結(jié)全， 負(fù)反應(yīng)調(diào)節(jié)端粒長度。在克隆鑒定了酵母等的端粒酶蛋白質(zhì)局部的催化亞基的編碼基因后，人端粒酶蛋白質(zhì)局部的催化亞基編碼基因也已經(jīng)被克隆鑒定，命名為hTERT（humanTelomeraseReverseTranscrip

8、tase基因。該基因含有一個(gè)端粒酶特異基序telomerase-specificmotif，翻譯48個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)序列。hTR和hTERT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)不完全回文構(gòu)造結(jié)合，直接調(diào)節(jié)TERT基因活性。另外雌二醇也可通過激活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。可是即使假設(shè)人體具有了端粒酶，長生也是個(gè)值得打上問號(hào)的問題。因?yàn)槎肆Ｃ竷H僅解決了復(fù)制長度的問題，并不能解決DNA復(fù)制時(shí)的變異問題，當(dāng)然這有專門的機(jī)構(gòu)來負(fù)責(zé)。可是這也說明，長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，迄今尚無人提議在大家的日常飲食中添加端粒酶。實(shí)際上,這種酶也有令人憂慮