端粒、端粒酶

1、 端粒與端粒酶端粒與端粒酶Telomere and Telomerase端端 粒粒 端粒端粒 是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu), ,由一段重復(fù)串聯(lián)的由一段重復(fù)串聯(lián)的DNADNA序列與端序列與端粒結(jié)合蛋白構(gòu)成；粒結(jié)合蛋白構(gòu)成； 端粒端粒具有穩(wěn)定染色體具有穩(wěn)定染色體, ,防止末端降解和融合防止末端降解和融合的功能；的功能； 端粒的平均長度隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增多及端粒的平均長度隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增多及年齡的增長而變短年齡的增長而變短, ,端粒端粒DNADNA逐漸變短而消逐漸變短而消失失, ,可導(dǎo)可導(dǎo) 致染色體穩(wěn)定性下降并導(dǎo)致衰老致染色體穩(wěn)定性下降并導(dǎo)致衰老。

2、端粒與端粒酶是當(dāng)今生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。端粒與端粒酶是當(dāng)今生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。 端粒是位于真核細(xì)胞染色體末端的核酸蛋白端粒是位于真核細(xì)胞染色體末端的核酸蛋白復(fù)合體復(fù)合體,其功能在于維持染色體的穩(wěn)定性和完整性。其功能在于維持染色體的穩(wěn)定性和完整性。 端粒酶是一種核酸核蛋白酶端粒酶是一種核酸核蛋白酶,能以自身的能以自身的RNA為模板合成端粒的重復(fù)序列為模板合成端粒的重復(fù)序列,以維持端粒長度的穩(wěn)以維持端粒長度的穩(wěn)定性。定性。 許多研究表明許多研究表明,端粒、端粒酶的功能失調(diào)將影端粒、端粒酶的功能失調(diào)將影響細(xì)胞的生物學(xué)行為，包括細(xì)胞周期的穩(wěn)定性、細(xì)響細(xì)胞的生物學(xué)行為，包括細(xì)胞周期的穩(wěn)定性、細(xì)胞增殖、癌變、凋

3、亡、衰老。胞增殖、癌變、凋亡、衰老。 端粒的發(fā)現(xiàn)端粒的發(fā)現(xiàn) 1938 Muller X-ray Drosophila 末端極少發(fā)生缺失和倒位末端極少發(fā)生缺失和倒位推測染色體兩端存在特殊結(jié)推測染色體兩端存在特殊結(jié)構(gòu)，使染色體趨于穩(wěn)定構(gòu)，使染色體趨于穩(wěn)定.并定名為并定名為Telomere 1938 B.McClintock 頂端缺失染色體易于融合，而正常染色體不易連接。頂端缺失染色體易于融合，而正常染色體不易連接。 推測染色體末端具有特殊端粒結(jié)構(gòu)。推測染色體末端具有特殊端粒結(jié)構(gòu)。七十年代七十年代 端粒分子組成確定端粒分子組成確定八十年代八十年代 端粒酶的發(fā)現(xiàn)端粒酶的發(fā)現(xiàn)九十年代九十年代 端粒酶與細(xì)

4、胞衰老、癌癥的關(guān)系端粒酶與細(xì)胞衰老、癌癥的關(guān)系二零零九年二零零九年 諾貝爾獎諾貝爾獎 伊麗莎白伊麗莎白布蘭克波恩、卡羅爾布蘭克波恩、卡羅爾格雷德、格雷德、 杰克杰克紹斯塔紹斯塔端粒的結(jié)構(gòu)與功能端粒的結(jié)構(gòu)與功能ChromosomeDNAGene 1Gene 2TelomeresTelomeresTTAGGG 1. 1.端粒的組成端粒的組成 端粒端粒DNADNA與端粒結(jié)合蛋白與端粒結(jié)合蛋白 端粒端粒DNADNA 重復(fù)重復(fù): : 端粒端粒DNADNA由高度重復(fù)短核苷酸序列組成。由高度重復(fù)短核苷酸序列組成。 人：人：-TTAGGG-TTAGGG-重復(fù)序列重復(fù)序列 保守：保守： 為不含功能基因的簡單、高

5、度重復(fù)序列為不含功能基因的簡單、高度重復(fù)序列, 在生物進(jìn)化過程中具有高度保守性。在生物進(jìn)化過程中具有高度保守性。 不同物種的端粒不同物種的端粒DNA 序列存在差異序列存在差異。 人類及其它脊椎動物染色體端粒的結(jié)構(gòu)是5TTAGGG3的重復(fù)序列。體細(xì)胞的端粒有限長度（telomere restriction fragments TRFS）大多數(shù)明顯短于生殖細(xì)胞，青年人的TRFs又顯著長于年長者，提示TRFs隨著細(xì)胞分裂或衰老，在不斷變短，主要是由于DNA聚合酶不能完成復(fù)制成線性DNA末端所致。 端粒端粒DNA由兩條互相配對的由兩條互相配對的DNA 單鏈組成單鏈組成, 其其雙鏈部分通過與端粒結(jié)合蛋白

6、質(zhì)雙鏈部分通過與端粒結(jié)合蛋白質(zhì)TRF1和和TRF2 結(jié)合結(jié)合共同組成共同組成t環(huán)環(huán)(t loops)。這種。這種t 環(huán)特殊結(jié)構(gòu)可維持染色環(huán)特殊結(jié)構(gòu)可維持染色體末端的穩(wěn)定體末端的穩(wěn)定,保持染色體及其內(nèi)部基因的完整性保持染色體及其內(nèi)部基因的完整性,從從而使遺傳物質(zhì)得以完整復(fù)制。缺少端粒的染色體不而使遺傳物質(zhì)得以完整復(fù)制。缺少端粒的染色體不能穩(wěn)定存在。能穩(wěn)定存在。 端粒端粒DNA與結(jié)構(gòu)蛋白形成的復(fù)合物如同染色體與結(jié)構(gòu)蛋白形成的復(fù)合物如同染色體的一頂?shù)囊豁敗懊弊用弊印?，它既可保護(hù)染色體不被降解，又，它既可保護(hù)染色體不被降解，又避免了端粒對端融合（避免了端粒對端融合（end-end fusion）以及染

7、色體）以及染色體的喪失，同時端粒能幫助細(xì)胞識別完整染色體和受的喪失，同時端粒能幫助細(xì)胞識別完整染色體和受損染色體。在生理情況下，端粒作為細(xì)胞損染色體。在生理情況下，端粒作為細(xì)胞“分裂時分裂時鐘鐘”能縮短，最終導(dǎo)致細(xì)胞脫離細(xì)胞周期。能縮短，最終導(dǎo)致細(xì)胞脫離細(xì)胞周期。 端粒端粒DNA的長度的長度： 端粒端粒DNADNA的平均長度因物種而異。的平均長度因物種而異。 端粒端粒DNADNA的長度總是波動變化，隨遺傳或營養(yǎng)狀態(tài)而改變。的長度總是波動變化，隨遺傳或營養(yǎng)狀態(tài)而改變。人體中，隨細(xì)胞分裂，會緩慢縮短。人體中，隨細(xì)胞分裂，會緩慢縮短。Telomere length端粒端粒DNA重復(fù)重復(fù)序列序列T四膜

8、蟲，四膜蟲，酵母，酵母，植物，植物，蠶，蠶，人人 端粒結(jié)合蛋白端粒結(jié)合蛋白 與端粒與端粒DNADNA上的特異序列相結(jié)合的蛋白上的特異序列相結(jié)合的蛋白質(zhì)稱為端粒結(jié)合蛋白。質(zhì)稱為端粒結(jié)合蛋白。 人端粒重復(fù)序列結(jié)合因子人端粒重復(fù)序列結(jié)合因子(Telomeric(Telomeric repeat factorrepeat factor，TRF)TRF)，包括，包括TRF1TRF1和和TRF2TRF2。 TRF1TRF1通過負(fù)反饋機(jī)制抑制端粒增長，通過負(fù)反饋機(jī)制抑制端粒增長，穩(wěn)定端粒長度，其并不抑制端粒酶穩(wěn)定端粒長度，其并不抑制端粒酶(telomerase)(telomerase)的表達(dá)而是抑制它在端粒

9、末的表達(dá)而是抑制它在端粒末端的行為端的行為 TRF1 TRF1，是一個是一個60 kD60 kD的蛋白，結(jié)合同的蛋白，結(jié)合同源二聚體雙鏈源二聚體雙鏈TTAGGGTTAGGG重復(fù)序列，包含重復(fù)序列，包含一個一個C C端螺旋端螺旋- -轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折- -螺旋區(qū)和一個螺旋區(qū)和一個DNADNA結(jié)合折疊同源區(qū)，結(jié)合折疊同源區(qū)，N N端是酸性區(qū)。端是酸性區(qū)。 TRF2TRF2，與與TRF1TRF1相似，但相似，但N N端堿性強(qiáng)?？啥藟A性強(qiáng)。可以防止染色體末端相互融合。以防止染色體末端相互融合。 兩種蛋白在體外都專一與雙鏈兩種蛋白在體外都專一與雙鏈TTAGGGTTAGGG重復(fù)序列結(jié)合，在體內(nèi)則位于端粒。重復(fù)序列

10、結(jié)合，在體內(nèi)則位于端粒。 人該環(huán)人該環(huán)DNA DNA 與與TRF1TRF1、TRF2TRF2結(jié)合，結(jié)合，TRF2TRF2參與參與T T環(huán)形成。環(huán)形成?！癟 T環(huán)環(huán)”保護(hù)保護(hù)33端對端對抗雙鏈破壞的核酸酶作用。）抗雙鏈破壞的核酸酶作用。）Telomere T-loop2. 2.端粒的功能端粒的功能端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能端粒酶端粒酶是一種是一種RNA-RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物，蛋白質(zhì)復(fù)合物， 在端粒被發(fā)現(xiàn)以前，人們就推測生殖細(xì)胞之所在端粒被發(fā)現(xiàn)以前，人們就推測生殖細(xì)胞之所以能世代相傳，其中可能存在一種維持端粒長度的以能世代相傳，其中可能存在一種維持端粒長度的特殊機(jī)制，體細(xì)胞可能正是由于缺

11、乏這種機(jī)制，它特殊機(jī)制，體細(xì)胞可能正是由于缺乏這種機(jī)制，它的染色體末端才面臨著致死性缺失（的染色體末端才面臨著致死性缺失（deletion）的危）的危險 。 因 此 在 正 常 人 體 細(xì) 胞 間 永 生 化 細(xì) 胞險 。 因 此 在 正 常 人 體 細(xì) 胞 間 永 生 化 細(xì) 胞（immortalized cells）及腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程中可）及腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程中可能也存在著與生殖細(xì)胞類似的機(jī)制。這些細(xì)胞怎樣能也存在著與生殖細(xì)胞類似的機(jī)制。這些細(xì)胞怎樣保持細(xì)胞具有繼續(xù)分裂或長期分裂的能力呢？科學(xué)保持細(xì)胞具有繼續(xù)分裂或長期分裂的能力呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)端粒確實(shí)隨著每次分裂而縮短，但也會被家們發(fā)現(xiàn)

12、端粒確實(shí)隨著每次分裂而縮短，但也會被新合成的端粒片斷再延長?？茖W(xué)家們懷疑，可能尚新合成的端粒片斷再延長?？茖W(xué)家們懷疑，可能尚有末被發(fā)現(xiàn)的酶，該酶具有標(biāo)準(zhǔn)的有末被發(fā)現(xiàn)的酶，該酶具有標(biāo)準(zhǔn)的DNA多聚酶所不多聚酶所不具備的功能，能使已縮短的端粒延長，使科學(xué)家們具備的功能，能使已縮短的端粒延長，使科學(xué)家們興奮的是到興奮的是到1984年首先在四膜蟲中證實(shí)了這種能使年首先在四膜蟲中證實(shí)了這種能使端粒延長的酶端粒延長的酶端粒酶的存在。端粒酶的存在。 端粒酶的結(jié)構(gòu)端粒酶的結(jié)構(gòu) 端粒酶在結(jié)構(gòu)上為一核糖核蛋白復(fù)合體端粒酶在結(jié)構(gòu)上為一核糖核蛋白復(fù)合體, ,由由RNA RNA 和結(jié)合的蛋白質(zhì)組成和結(jié)合的蛋白質(zhì)組成,

13、,是是RNARNA依賴的依賴的DNA DNA 聚合酶。它是聚合酶。它是一種特殊的能合成端粒一種特殊的能合成端粒DNADNA的酶的酶, ,通過明顯的模板依賴通過明顯的模板依賴方式每次添加一個核苷酸。方式每次添加一個核苷酸。 端粒酶實(shí)質(zhì)上是一種特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶實(shí)質(zhì)上是一種特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶 端粒酶端粒酶RNA(hTRRNA(hTR) ) 端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（TERTTERT） 端粒酶結(jié)合蛋白端粒酶結(jié)合蛋白（TEP） 1 1、端粒酶、端粒酶RNA(hTERTRNA(hTERT) ) 哺乳動物端粒酶哺乳動物端粒酶RNAs(hTRRNAs(hTR) )在許多組織的不同發(fā)育階段在許多組織的不同

14、發(fā)育階段, ,甚至那些沒有端粒酶活性的組織中廣泛表達(dá)。甚至那些沒有端粒酶活性的組織中廣泛表達(dá)。 體內(nèi)端粒酶體內(nèi)端粒酶RNARNA的存在對端粒酶功能至關(guān)重要，影響到的存在對端粒酶功能至關(guān)重要，影響到端粒酶端粒酶RNARNA的穩(wěn)定性與突變的穩(wěn)定性與突變, ,也可改變體內(nèi)端粒長度，并可通也可改變體內(nèi)端粒長度，并可通過改變端粒完整性或端粒結(jié)合因子的末端結(jié)合位點(diǎn)致細(xì)胞核過改變端粒完整性或端粒結(jié)合因子的末端結(jié)合位點(diǎn)致細(xì)胞核分裂后期細(xì)胞死亡分裂后期細(xì)胞死亡 。端粒酶端粒酶RNARNA轉(zhuǎn)錄模板轉(zhuǎn)錄模板 遠(yuǎn)端區(qū)遠(yuǎn)端區(qū): :參與和底物的結(jié)合。參與和底物的結(jié)合。 近端區(qū)近端區(qū): :能添加特定的核苷酸能添加特定的核苷

15、酸, ,對底物識別并不重要。對底物識別并不重要。 模板邊界區(qū)模板邊界區(qū): :與端粒酶催化亞基與端粒酶催化亞基TERTTERT結(jié)合結(jié)合, ,也與端粒酶相關(guān)也與端粒酶相關(guān)因子因子Est1pEst1p和和Ku Ku 結(jié)合。結(jié)合。Telomerase RNA The template region Main TERT-binding region Template boundary element(TBE) TRE, Template recognition element Low affinity TERT binding sites Annu.Rev.Biochem 2006, 75:493-51

16、72 2、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(Telomerase reverse (Telomerase reverse transcriptase,TERTtranscriptase,TERT) ) 幾乎所有存在端粒酶的機(jī)體均含有一單獨(dú)的幾乎所有存在端粒酶的機(jī)體均含有一單獨(dú)的TERT TERT 基因基因, , 哺乳動物哺乳動物TERT TERT 的轉(zhuǎn)錄由許多轉(zhuǎn)錄因的轉(zhuǎn)錄由許多轉(zhuǎn)錄因子、激素和細(xì)胞外信號嚴(yán)格控制子、激素和細(xì)胞外信號嚴(yán)格控制。不同的轉(zhuǎn)錄因不同的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)hTERThTERT在不同的細(xì)胞內(nèi)含物中的表達(dá)。癌基在不同的細(xì)胞內(nèi)含物中的表達(dá)。癌基因因c-mycc-myc是一個受特殊信

17、號調(diào)節(jié)的可誘導(dǎo)癌基因是一個受特殊信號調(diào)節(jié)的可誘導(dǎo)癌基因, , 并可與并可與H HRasRas、N NRasRas、多瘤病毒多瘤病毒MTMT、LT LT 等癌基等癌基因協(xié)同作用因協(xié)同作用, , 促進(jìn)細(xì)胞無限增殖促進(jìn)細(xì)胞無限增殖, , 獲得永生化并獲得永生化并發(fā)生癌變。發(fā)生癌變。 人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶 （human Telomerase Reverse Transcriptase (TERT),） TERT gene : 3396bp, protein: 1131 氨基酸殘基Crystal Structure of the Essential N-terminalof the telo

18、merase reverse transcriptase (TEN) C-terminal domain of TERTNature structureal & molecular biology 2006, 13: 218-225 c-mycc-myc 與與hTERThTERT Fujimoto Fujimoto等用等用c-mycc-myc 反義寡核甘酸轉(zhuǎn)染白血病反義寡核甘酸轉(zhuǎn)染白血病細(xì)胞細(xì)胞后后, , 這些細(xì)胞這些細(xì)胞中中端粒酶活性均能被下調(diào)端粒酶活性均能被下調(diào), , 而而c-c-mycmyc 正義寡核甘酸無此作用。正義寡核甘酸無此作用。 Wang Wang等研究發(fā)現(xiàn)等研究發(fā)現(xiàn)c-

19、mycc-myc在正常人乳腺上皮細(xì)胞和在正常人乳腺上皮細(xì)胞和二二倍體成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)端粒酶活性倍體成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)端粒酶活性, , 并能延長并能延長這些這些細(xì)胞細(xì)胞的壽命。因此認(rèn)為的壽命。因此認(rèn)為癌基因癌基因c-mycc-myc為一重要的端粒為一重要的端粒酶激活劑酶激活劑。 存在于存在于hTERThTERT核心啟動子中有兩個重要的核心啟動子中有兩個重要的c-mycc-myc 結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)(CACGTG,(CACGTG,亦被稱為亦被稱為E E 盒盒) )。c-mycc-myc 誘導(dǎo)的誘導(dǎo)的hTERThTERT 表達(dá)起始速度快表達(dá)起始速度快, ,不受細(xì)胞增殖或額外的蛋白不受細(xì)胞增殖或額外的蛋白

20、合成的影響合成的影響, ,與與c-mycc-myc 引起的直接的轉(zhuǎn)錄激活一致。引起的直接的轉(zhuǎn)錄激活一致。但癌基因但癌基因c-mycc-myc 不是唯一與不是唯一與hTERThTERT基因調(diào)節(jié)有關(guān)的轉(zhuǎn)基因調(diào)節(jié)有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。錄因子。 近期研究表明近期研究表明,Sp1 ,Sp1 協(xié)同協(xié)同c-mycc-myc 激活激活hTERThTERT的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄, ,可能還有其他因子可能還有其他因子, ,如如Bcl-2 Bcl-2 抗凋亡基因、抗凋亡基因、E6HPV16 E6HPV16 型型蛋白蛋白，以及經(jīng)過以及經(jīng)過一些一些蛋白激酶的磷酸化使蛋白激酶的磷酸化使hTERThTERT 上調(diào)。上調(diào)。但在諸多不同類型的

21、瘤細(xì)胞中但在諸多不同類型的瘤細(xì)胞中, ,致致hTERThTERT上調(diào)的基本激活上調(diào)的基本激活劑是劑是c-mycc-myc。 TERTTERT內(nèi)的內(nèi)的N-N-殘基對多種功能是重要的殘基對多種功能是重要的, , 包括與端粒包括與端粒酶酶RNARNA結(jié)合、端粒酶結(jié)合、端粒酶RNA RNA 裝配和催化作用、與裝配和催化作用、與p53 p53 的相的相互作用和細(xì)胞永生化。互作用和細(xì)胞永生化。 TERTTERT的的C-C-殘基也在人類原始纖維母細(xì)胞的永生化、殘基也在人類原始纖維母細(xì)胞的永生化、端粒組裝的競爭、核仁內(nèi)定位、引物結(jié)合和漸進(jìn)性延長端粒組裝的競爭、核仁內(nèi)定位、引物結(jié)合和漸進(jìn)性延長等方面起重要作用。

22、等方面起重要作用。 3、端粒酶相關(guān)蛋白、端粒酶相關(guān)蛋白(TEP) 端粒酶相關(guān)蛋白端粒酶相關(guān)蛋白-1(TEP1)-1(TEP1)是一多功能的是一多功能的RNA RNA 結(jié)合蛋白，結(jié)合蛋白，TEP1 TEP1 缺失導(dǎo)致缺失導(dǎo)致rRNArRNA 水平的顯著降低以及水平的顯著降低以及TEP1 TEP1 和和rRNArRNA 的丟失的丟失, ,但不導(dǎo)致端粒酶活性或端粒長度的紊亂。但不導(dǎo)致端粒酶活性或端粒長度的紊亂。 生存動力神經(jīng)細(xì)胞基因生存動力神經(jīng)細(xì)胞基因(SMN) (SMN) 產(chǎn)物產(chǎn)物熱休克蛋白（熱休克蛋白（hsphsp）90 90 、其他涉及到其他涉及到TERTTERT轉(zhuǎn)錄后修飾的轉(zhuǎn)錄后修飾的蛋白包

23、括磷酸酶蛋白包括磷酸酶-A-A、Akt Akt 、cAblcAbl 、p53 p53 和和PARPPARP。PinX1 PinX1 與人與人TERTTERT體外共表達(dá)時抑制人端粒酶活性。體外共表達(dá)時抑制人端粒酶活性。 芽殖酵母蛋白芽殖酵母蛋白Est1p Est1p 和和Est3p Est3p 這兩個蛋白與體內(nèi)端這兩個蛋白與體內(nèi)端粒酶的功能有關(guān)。粒酶的功能有關(guān)。Est1p Est1p 足以使端粒延長。但是足以使端粒延長。但是, ,在無在無Est1pEst1p存在的情況下存在的情況下Est2p-Cdc13pDBD融合也足以維持融合也足以維持端粒長度。端粒長度。人端粒酶人端粒酶RNA( human

24、Telomerase RNA (hTR or TERC). hTR : 451 nt, Telomerase is composed of both RNA and proteinTelomerase Telomerase is a specialized reverse transcriptase, contains both RNA and ProteinScience 1997, 276: 561-567端粒酶端粒酶RNA(hTRRNA(hTR) )端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（TERTTERT）端粒酶結(jié)合蛋白（端粒酶結(jié)合蛋白（TEP）端粒酶端粒酶RNARNA是第一個被克隆的端粒酶是第

25、一個被克隆的端粒酶組分。組分。端粒酶端粒酶RNARNA含有與同源端粒含有與同源端粒DNADNA序列序列TTAGGGTTAGGG的互補(bǔ)序列的互補(bǔ)序列, ,核糖核酸酶核糖核酸酶H H切割此模板區(qū)切割此模板區(qū), ,能使體外消除端粒酶能使體外消除端粒酶延長端粒的功能。延長端粒的功能。人類人類TERTTERT（hTERThTERT）基因?yàn)橐粏慰截惢颍┗驗(yàn)橐粏慰截惢? ,定位于定位于5p15. 33 ,5p15. 33 ,具有具有7 7個保守序列結(jié)構(gòu)域單元和端粒酶特異性結(jié)構(gòu)域單元個保守序列結(jié)構(gòu)域單元和端粒酶特異性結(jié)構(gòu)域單元T T。破壞破壞TERT TERT 將消除端粒酶活性并致端?？s短。將消除端粒酶

26、活性并致端?？s短。TEP1TEP1、生存動力神經(jīng)細(xì)胞基因生存動力神經(jīng)細(xì)胞基因(SMN) (SMN) 產(chǎn)物產(chǎn)物、 hsp90hsp90 、 PinX1PinX1、 Est1p Est1p 和和Est3pEst3p THE END REPLICATION PROBLEM TELOMERASEIf cells dont have telomerase, what happens with telomeres after many cells divisions?端粒酶延長端粒端粒酶延長端粒DNA Inchworn modelTelomere T-loopTelomeres are packaged

27、into a unique structure - a T-loopGreen = Telomere-specific proteinsT-loop seenin the electronmicroscopeTelomeresStructural elements of a eukaryotic chromosome(5)(TxGy)n (3)(AxCy)nThe TxGy strand in telomeres folds back upon itself, forming G quadruplexes.Metal ion (K+) binding is required to form a

28、 stable structure.TelomeresStructural elements of a eukaryotic chromosome(5)(TxGy)n (3)(AxCy)nJ. Mol Biol. (2002), 320, 911-924TelomeresJ. Mol Biol. (2002), 320, 911-924 端粒酶活性的測定端粒酶活性的測定 端粒酶的特殊性使端粒酶端粒酶的特殊性使端粒酶活性的測定在研究中顯得尤為重要?；緶y定方法是活性的測定在研究中顯得尤為重要?；緶y定方法是通過測定細(xì)胞提取物將端粒重復(fù)片段加到一個合成的通過測定細(xì)胞提取物將端粒重復(fù)片段加到一個合成

29、的寡聚脫氧核苷酸引物寡聚脫氧核苷酸引物33端的能力進(jìn)行的。端的能力進(jìn)行的。（1 1）TRAPTRAP法法模擬端粒結(jié)構(gòu)設(shè)計單鏈模擬端粒結(jié)構(gòu)設(shè)計單鏈DNADNA引物引物TSTS，端粒酶催化加上，端粒酶催化加上6 6核苷酸重復(fù)序列，然后用重復(fù)序列互補(bǔ)引物核苷酸重復(fù)序列，然后用重復(fù)序列互補(bǔ)引物CXCX對合成對合成產(chǎn)物產(chǎn)物PCRPCR擴(kuò)增，電泳差擴(kuò)增，電泳差6ntDNA6ntDNA條帶。早期方法，只能定條帶。早期方法，只能定性。性。（2 2）TRAP-TRAP-同位素圖譜同位素圖譜 上述反應(yīng)體系加入上述反應(yīng)體系加入32P32P標(biāo)記標(biāo)記ATPATP，32P-TS32P-TS引物，引物，PCRPCR擴(kuò)增后電

30、泳，放射自顯影，掃描定量擴(kuò)增后電泳，放射自顯影，掃描定量。（3 3）TRAP-TRAP-非同位素圖譜非同位素圖譜組織裂解液稀釋，組織裂解液稀釋，TRAPTRAP法分析，溴乙錠染色根據(jù)法分析，溴乙錠染色根據(jù)6bp6bp梯形條帶在梯形條帶在高低濃度出現(xiàn)，半定量分析。高低濃度出現(xiàn)，半定量分析。 （4 4）PCR-ELISAPCR-ELISA法法 按按TRAPTRAP法延伸引物，法延伸引物，PCRPCR擴(kuò)增，與地高辛標(biāo)記重復(fù)序列探針擴(kuò)增，與地高辛標(biāo)記重復(fù)序列探針雜交，雜交產(chǎn)物通過生物素標(biāo)記引物固定于抗生物素包被微孔雜交，雜交產(chǎn)物通過生物素標(biāo)記引物固定于抗生物素包被微孔板上，過氧化酶結(jié)合地高辛抗體檢測板

31、上，過氧化酶結(jié)合地高辛抗體檢測PCRPCR產(chǎn)物。產(chǎn)生有色產(chǎn)物，產(chǎn)物。產(chǎn)生有色產(chǎn)物，定量。定量。（5 5）PCR-PCR-熒光法熒光法 用熒光標(biāo)記引物用熒光標(biāo)記引物TSTS和和CXCX，進(jìn)行，進(jìn)行TRAPTRAP延伸、延伸、PCRPCR、電泳。熒光、電泳。熒光分析定量。進(jìn)行分析定量。進(jìn)行TRAPTRAP延伸、延伸、PCRPCR，擴(kuò)增產(chǎn)物結(jié)合能選擇結(jié)合雙鏈，擴(kuò)增產(chǎn)物結(jié)合能選擇結(jié)合雙鏈DNADNA的超敏熒光染料，測定電泳熒光強(qiáng)度，分析產(chǎn)生的超敏熒光染料，測定電泳熒光強(qiáng)度，分析產(chǎn)生DNADNA量與端量與端粒酶活性正比。半定量。粒酶活性正比。半定量。 端粒及端粒酶端粒及端粒酶 與衰老的關(guān)系與衰老的關(guān)系

32、端?？s短是觸發(fā)衰老的分子鐘。端粒縮短是觸發(fā)衰老的分子鐘。 大多數(shù)正大多數(shù)正常體細(xì)胞中不能檢測到端粒酶的活性。端粒隨常體細(xì)胞中不能檢測到端粒酶的活性。端粒隨細(xì)胞分裂每次丟失細(xì)胞分裂每次丟失50-20050-200個堿基。個堿基。CookeCooke等認(rèn)為，等認(rèn)為，正常體細(xì)胞中端粒酶未被活化，導(dǎo)致端粒正常體細(xì)胞中端粒酶未被活化，導(dǎo)致端粒DNADNA縮縮短?？赡茏罱K制約細(xì)胞增殖能力。幾千個堿基短?？赡茏罱K制約細(xì)胞增殖能力。幾千個堿基的端粒的端粒DNADNA丟失后，細(xì)胞就停止分裂而衰老。最丟失后，細(xì)胞就停止分裂而衰老。最有力的證據(jù)是有力的證據(jù)是BodnarBodnar等的工作。將人端粒酶基等的工作。將

33、人端粒酶基因?qū)胝＜?xì)胞，使端粒酶異常表達(dá)。端粒序因?qū)胝＜?xì)胞，使端粒酶異常表達(dá)。端粒序列異常延長，細(xì)胞旺盛增殖，壽命大大延長。列異常延長，細(xì)胞旺盛增殖，壽命大大延長。 Telomere Length (humans)Number of Doublings2010Cellular (replicative) SenescenceNormal Somatic Cells(Telomerase Negative)Telomere also provide a means for counting cell division: telomeres shorten with each cycleTe

34、lomeres shorten from 10-15 kb(germ line) to 3-5 kb after 50-60 doublings(average lengths of TRFs)Cellular senescence is triggered whencells acquire one or a few critically short telomeres. 端?？s短可引發(fā)細(xì)胞老化的機(jī)制端?？s短可引發(fā)細(xì)胞老化的機(jī)制可能有可能有3種情況種情況 端粒端粒DNA的縮短釋放了端粒結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，的縮短釋放了端粒結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，該因子進(jìn)而激活衰老誘導(dǎo)基因或滅活細(xì)胞該因子進(jìn)而激活衰老誘導(dǎo)基因或

35、滅活細(xì)胞周期進(jìn)行所必需的某些基因；周期進(jìn)行所必需的某些基因； 誘導(dǎo)誘導(dǎo)DNA損傷的反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞周期受損傷的反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞周期受阻；阻； 端粒的縮短引起免疫功能下降，端粒的縮短引起免疫功能下降，Pommier” 早在早在1997年就觀察到，受年就觀察到，受HIV感染的高度免疫缺陷病人外周血單核細(xì)胞感染的高度免疫缺陷病人外周血單核細(xì)胞的端粒長度急劇縮短。的端粒長度急劇縮短。 大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，端粒、端粒酶與衰老之間存大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，端粒、端粒酶與衰老之間存在相關(guān)性。在相關(guān)性。在多數(shù)體細(xì)胞中，老年個體的端粒長度較年輕個體在多數(shù)體細(xì)胞中，老年個體的端粒長度較年輕個體短的多，某些細(xì)胞如短的多，某

36、些細(xì)胞如T、B淋巴細(xì)胞中的端粒酶活性淋巴細(xì)胞中的端粒酶活性隨年齡的增加而下降隨年齡的增加而下降 。年輕個體細(xì)胞中端粒酶活性隨年齡的增長而下降年輕個體細(xì)胞中端粒酶活性隨年齡的增長而下降 。 需要無限分裂能力的譜系細(xì)胞、干細(xì)胞的端粒長度需要無限分裂能力的譜系細(xì)胞、干細(xì)胞的端粒長度較長，且具有較高的端粒酶活性；而大多數(shù)具有有較長，且具有較高的端粒酶活性；而大多數(shù)具有有限增生能力的體細(xì)胞的端粒較短，不表達(dá)活性僅低限增生能力的體細(xì)胞的端粒較短，不表達(dá)活性僅低度表達(dá)端粒酶活性度表達(dá)端粒酶活性 。增生能力強(qiáng)的細(xì)胞及永生細(xì)胞表達(dá)端粒酶活性，即增生能力強(qiáng)的細(xì)胞及永生細(xì)胞表達(dá)端粒酶活性，即使同一組織的不同部分，其

37、分裂能力也與端粒酶的使同一組織的不同部分，其分裂能力也與端粒酶的活性呈正比?；钚猿收?。 端粒酶陰性的細(xì)胞在引入端粒酶后，可維持端粒的端粒酶陰性的細(xì)胞在引入端粒酶后，可維持端粒的長度，細(xì)胞增生能力加強(qiáng)，甚至細(xì)胞永生化長度，細(xì)胞增生能力加強(qiáng)，甚至細(xì)胞永生化 Telomere Length Declines035651,5003,0008,000Age (years)Telomere length in base pairs(human white blood cells)Telomerase activity is repressed in somatic cells of Telomerase

38、 activity is repressed in somatic cells of multicelluarmulticelluar organisms resulting in a gradual organisms resulting in a gradual shortening of the chromosome with each cell shortening of the chromosome with each cell generation. As this shortening reaches informational generation. As this short

39、ening reaches informational DNA, the cells senesce and die. DNA, the cells senesce and die. 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂端粒閾值端粒閾值 長 短細(xì)胞分裂次數(shù)與端粒長短呈正比細(xì)胞分裂次數(shù)與端粒長短呈正比細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂端粒閾值端粒閾值端粒長短端粒長短端粒酶活端粒酶活 Harley (1989)端粒的重復(fù)片段為探針檢測端粒的重復(fù)片段為探針檢測 胎兒細(xì)胞株胎兒細(xì)胞株嬰兒細(xì)胞株嬰兒細(xì)胞株青年細(xì)胞株青年細(xì)胞株老年細(xì)胞株老年細(xì)胞株年齡年齡小 大端粒長度端粒長度早老性侏儒癥的端粒明顯較正常人短早老性侏儒癥的端粒明顯較正常人短“多

40、莉多莉”的衰老的衰老研究端粒（記時器）丟失的速率研究端粒（記時器）丟失的速率/ 年，預(yù)測人類的壽命年，預(yù)測人類的壽命 XX XY why?XX XY why?PCDPCD機(jī)制、癌細(xì)胞的無限繁殖機(jī)制、癌細(xì)胞的無限繁殖In most somatic tissues, telomerase is expressed at verylow levels or not at all - as cells divide, telomeres shortenTelomerase and SenescenceShort telomeres may be a signal for cells to senesc

41、e (stop dividing) 在早老患者中有一個過早的端?？s短，進(jìn)而在早老患者中有一個過早的端?？s短，進(jìn)而縮短的端粒允許染色體融合，這些現(xiàn)象與年老患縮短的端粒允許染色體融合，這些現(xiàn)象與年老患者的細(xì)胞中或培養(yǎng)的老化細(xì)胞中染色體組型衰老者的細(xì)胞中或培養(yǎng)的老化細(xì)胞中染色體組型衰老異常的高發(fā)生率密切相關(guān)。既然端粒酶活性表達(dá)異常的高發(fā)生率密切相關(guān)。既然端粒酶活性表達(dá)能穩(wěn)定端粒的長度，使端粒在細(xì)胞復(fù)制過程中不能穩(wěn)定端粒的長度，使端粒在細(xì)胞復(fù)制過程中不會丟失，細(xì)胞衰老的進(jìn)程也能被阻止，從而壽命會丟失，細(xì)胞衰老的進(jìn)程也能被阻止，從而壽命延長延長這正是人們研究的端粒酶與抗衰老關(guān)系這正是人們研究的端粒酶與抗

42、衰老關(guān)系的新熱點(diǎn)。的新熱點(diǎn)。 端粒酶延長端粒長度以減慢細(xì)胞衰老最早的證據(jù)端粒酶延長端粒長度以減慢細(xì)胞衰老最早的證據(jù)來自來自BodnarBodnar等的研究，等的研究，19981998年其在年其在ScienceScience上刊文報道：上刊文報道：將人的端粒酶基因?qū)攵肆Ｃ戈幮缘恼Ｈ梭w細(xì)胞中將人的端粒酶基因?qū)攵肆Ｃ戈幮缘恼Ｈ梭w細(xì)胞中激活其表達(dá)并培養(yǎng)細(xì)胞，然后與未導(dǎo)入該基因的細(xì)胞激活其表達(dá)并培養(yǎng)細(xì)胞，然后與未導(dǎo)入該基因的細(xì)胞比較，發(fā)現(xiàn)前者端粒明顯增長，細(xì)胞分裂旺盛，細(xì)胞比較，發(fā)現(xiàn)前者端粒明顯增長，細(xì)胞分裂旺盛，細(xì)胞壽命比后者大大延長，更令人關(guān)注的是細(xì)胞并無腫瘤壽命比后者大大延長，更令人關(guān)注的

43、是細(xì)胞并無腫瘤樣改變。樣改變。KudoKudo等報道端粒酶活性和細(xì)胞凋亡可作為伴等報道端粒酶活性和細(xì)胞凋亡可作為伴有或不伴有子宮內(nèi)發(fā)育延遲的胎盤衰老的標(biāo)志有或不伴有子宮內(nèi)發(fā)育延遲的胎盤衰老的標(biāo)志。 MattsonMattson等亦認(rèn)為在研究神經(jīng)細(xì)胞分化和存活中等亦認(rèn)為在研究神經(jīng)細(xì)胞分化和存活中激活端粒酶與激活端粒酶與TERTTERT功能，能較好地避免神經(jīng)細(xì)胞死功能，能較好地避免神經(jīng)細(xì)胞死亡，還可以促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞在各種神經(jīng)元退化性病變亡，還可以促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞在各種神經(jīng)元退化性病變條件下的恢復(fù)。條件下的恢復(fù)。 阿爾茨海默?。ò柎暮Ｄ。ˋlzheimers diseaseAlzheimers dis

44、ease，ADAD）是）是一種常見于老年人的神經(jīng)系統(tǒng)退化性疾病，其患者一種常見于老年人的神經(jīng)系統(tǒng)退化性疾病，其患者的腦血管壁中可分離出致的腦血管壁中可分離出致ADAD神經(jīng)元退行性病變的神經(jīng)元退行性病變的-淀粉樣蛋白。淀粉樣蛋白。 ZhuZhu等利用反義技術(shù)和端粒酶抑制劑引發(fā)胎鼠海等利用反義技術(shù)和端粒酶抑制劑引發(fā)胎鼠海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞中馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞中TERTTERT的功能抑制，發(fā)現(xiàn)顯著增加了的功能抑制，發(fā)現(xiàn)顯著增加了由由-淀粉樣蛋白肽引起的細(xì)胞凋亡；淀粉樣蛋白肽引起的細(xì)胞凋亡； 嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞中嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞中TERTTERT的過量表達(dá)會降低此種的過量表達(dá)會降低此種細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡。 其原因是其原

45、因是TERTTERT功能降低的神經(jīng)細(xì)胞在暴露于功能降低的神經(jīng)細(xì)胞在暴露于-淀淀粉蛋白中能增強(qiáng)其氧化性并使線粒體功能發(fā)生障粉蛋白中能增強(qiáng)其氧化性并使線粒體功能發(fā)生障礙，因而引起細(xì)胞凋亡。礙，因而引起細(xì)胞凋亡。TERTTERT在神經(jīng)退行性病變在神經(jīng)退行性病變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭姓宫F(xiàn)出有神經(jīng)保護(hù)性功能，提示在神實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭姓宫F(xiàn)出有神經(jīng)保護(hù)性功能，提示在神經(jīng)細(xì)胞中若能提高端粒酶的活性可能會抑制與衰經(jīng)細(xì)胞中若能提高端粒酶的活性可能會抑制與衰老相關(guān)的神經(jīng)退行性病變，如老相關(guān)的神經(jīng)退行性病變，如ADAD和腦老化的發(fā)生和腦老化的發(fā)生等。等。 端?？s短加快可在許多病變中觀察到端?？s短加快可在許多病變中觀察到: :如如Dow

46、n Down 綜合征、綜合征、Werner Werner 綜合征、毛細(xì)管擴(kuò)張失調(diào)綜合征、毛細(xì)管擴(kuò)張失調(diào)癥癥 、先天性角化不良等、先天性角化不良等, ,雖然有些遺傳異常和端雖然有些遺傳異常和端粒缺陷的關(guān)系還不清楚粒缺陷的關(guān)系還不清楚, ,但可能的原因有但可能的原因有: : 端粒核酸外切酶活性和端粒核酸外切酶活性和( (或或) )有效利用的增加。有效利用的增加。端粒過度丟失。端粒過度丟失。在發(fā)育或出生后端粒補(bǔ)償機(jī)制的不足在發(fā)育或出生后端粒補(bǔ)償機(jī)制的不足( (端粒酶端粒酶或正性或正性ALTALT樣功能樣功能) )。 端?？s短加速可由于環(huán)境的應(yīng)急介導(dǎo)的端粒縮短加速可由于環(huán)境的應(yīng)急介導(dǎo)的DNA DNA

47、損損害或?qū)@些損害敏感度增加所致。不管何種原因害或?qū)@些損害敏感度增加所致。不管何種原因, ,端?？s短速率增加可致增殖組織的早衰特征端?？s短速率增加可致增殖組織的早衰特征, ,但但也促進(jìn)由于致瘤突變而獲得增殖活性提高的克隆也促進(jìn)由于致瘤突變而獲得增殖活性提高的克隆過分生長。過分生長。 細(xì)胞的死亡過程分為兩個階段細(xì)胞的死亡過程分為兩個階段, , 當(dāng)端?？s短至一關(guān)鍵性當(dāng)端?？s短至一關(guān)鍵性長度長度2-4kb2-4kb時時, ,染色體的穩(wěn)定性就會遭到破壞染色體的穩(wěn)定性就會遭到破壞, ,細(xì)胞開始衰老細(xì)胞開始衰老進(jìn)入進(jìn)入M M1期（期（mortality stage1 M M1）。在）。在M1期細(xì)胞對生長

48、因子等期細(xì)胞對生長因子等失去反應(yīng)，產(chǎn)生失去反應(yīng)，產(chǎn)生DNA合成蛋白抑制因子，細(xì)胞周期檢查點(diǎn)合成蛋白抑制因子，細(xì)胞周期檢查點(diǎn)（cell cycle checkpoints）發(fā)送周期停止信號，）發(fā)送周期停止信號，DNA合成停止，合成停止，DNA DNA 斷裂斷裂, ,活化活化p53 p53 依賴或非依賴或非p53 p53 依賴的依賴的DNA DNA 損傷途徑。并損傷途徑。并誘導(dǎo)誘導(dǎo)CDKCDK抑制物如抑制物如p21 ,p27p21 ,p27產(chǎn)生產(chǎn)生, ,導(dǎo)致細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞G1G1期生長停滯期生長停滯, ,最最終走向死亡。如果這一過程中一些癌基因終走向死亡。如果這一過程中一些癌基因SV40T抗原、抗原

49、、PRB ,PRB ,或或p53 ,p16 p53 ,p16 等抑癌基因失活等抑癌基因失活, ,喪失正常功能喪失正常功能, , 均能使均能使M1期的期的機(jī)制被抑制使細(xì)胞逃逸機(jī)制被抑制使細(xì)胞逃逸M1期，繼續(xù)生長獲得額外的增殖能力，期，繼續(xù)生長獲得額外的增殖能力，此時端粒酶仍為陰性，端粒繼續(xù)縮短，經(jīng)過此時端粒酶仍為陰性，端粒繼續(xù)縮短，經(jīng)過20-30次分裂后，次分裂后，最終到達(dá)最終到達(dá)M2期。細(xì)胞由于端粒過短期。細(xì)胞由于端粒過短, ,基因不穩(wěn)定基因不穩(wěn)定, ,絕大多數(shù)細(xì)絕大多數(shù)細(xì)胞死亡胞死亡, ,只有極少數(shù)細(xì)胞由于端粒酶活性的上調(diào)或重新激活只有極少數(shù)細(xì)胞由于端粒酶活性的上調(diào)或重新激活, ,端粒的功能

50、得到恢復(fù)端粒的功能得到恢復(fù), ,基因重獲穩(wěn)定基因重獲穩(wěn)定, ,使細(xì)胞超越使細(xì)胞超越M M2期期, ,成為成為永生化細(xì)胞。永生化細(xì)胞。 端粒酶被抑制端粒酶被抑制 正常人體細(xì)胞正常人體細(xì)胞 端粒丟失端粒丟失 M1期阻滯期阻滯 SV40T抗原抗原 細(xì)胞分裂停止細(xì)胞分裂停止 Rb、P53與病毒蛋白結(jié)合、突變與病毒蛋白結(jié)合、突變 M1M2期間隔期間隔 永生化永生化 雙著絲粒形成雙著絲粒形成 M2期退化期退化 染色體失穩(wěn)染色體失穩(wěn) 端粒酶被激活端粒酶被激活 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡 端粒酶在人體細(xì)胞永生性轉(zhuǎn)化中端粒酶在人體細(xì)胞永生性轉(zhuǎn)化中端粒、端粒酶與腫瘤 端粒酶活化是腫瘤的顯著特征端粒酶活化是腫瘤的顯著特征 盡

51、管有研究認(rèn)為端粒長度維持還可以借助于非盡管有研究認(rèn)為端粒長度維持還可以借助于非端粒酶依賴模式，即端粒替代延長（端粒酶依賴模式，即端粒替代延長（altematirealtematire Lengthening of telomere ALTLengthening of telomere ALT）機(jī)制，但其存在）機(jī)制，但其存在上并不能否認(rèn)永生化細(xì)胞中端粒酶的重要作用。自上并不能否認(rèn)永生化細(xì)胞中端粒酶的重要作用。自從從19941994年年KimKim等創(chuàng)立等創(chuàng)立TRAPTRAP法檢測端粒酶活性以來，法檢測端粒酶活性以來，越來越多的文獻(xiàn)證明端粒酶活性在大多數(shù)人類原發(fā)越來越多的文獻(xiàn)證明端粒酶活性在大多數(shù)

52、人類原發(fā)性腫瘤標(biāo)本及腫瘤衍生細(xì)胞系中可被檢測到。美國性腫瘤標(biāo)本及腫瘤衍生細(xì)胞系中可被檢測到。美國學(xué)者在學(xué)者在400多例來源于多例來源于12 種不同組織的原發(fā)腫瘤病種不同組織的原發(fā)腫瘤病例中，腫瘤組織的端粒酶陽性率高達(dá)例中，腫瘤組織的端粒酶陽性率高達(dá)84.8，而腫，而腫瘤周圍組織或良性病變中陽性率僅為瘤周圍組織或良性病變中陽性率僅為4.4。 附表附表 人體組織中端粒酶活性人體組織中端粒酶活性 腫瘤部位/類型 與腫瘤鄰近正常組織/良性病變 腫瘤組織（%）肺3/68（4.4%）109/136（80.1%）乳腺2/28（7.1%）19/24（79.6%）前列腺1/18（5.6%）23/27（85.1%

53、）結(jié)腸0/45（0）22/23（95.6%）肝1/1（100%）卵巢0/8（0）7/7（100%）腎0/55（0）40/55（72.7%）神經(jīng)母細(xì)胞瘤 0/17（0）94/100（94%）血液（淋巴瘤，CLL ALL） 21/23（91.3%）腦6/8（75%）其它（頭頂部，Wilms瘤） 8/93（8.6%） 24/26 (92.3) 合計 14/332 （4.2%） 365/430 (84.8) ShayShay等報道了幾年不同學(xué)者對腫瘤端粒酶探討的等報道了幾年不同學(xué)者對腫瘤端粒酶探討的檢測結(jié)果，總結(jié)了正常組織（檢測結(jié)果，總結(jié)了正常組織（196196例），原位癌（例），原位癌（410410

54、例），惡性腫瘤（例），惡性腫瘤（20312031例）和癌旁組織（例）和癌旁組織（690690例）的例）的端粒酶的陽性率，它們分別是端粒酶的陽性率，它們分別是0.5%0.5%、30%30%、85%85%和和11%11%。在前列腺癌、乳腺、胰腺、肺、肝的早期癌中端粒酶在前列腺癌、乳腺、胰腺、肺、肝的早期癌中端粒酶的陽性率為的陽性率為85.0%85.0%95.0%95.0%，而對應(yīng)的癌旁或良性病變，而對應(yīng)的癌旁或良性病變組織中，端粒酶基本上不能檢出或活性極微弱。組織中，端粒酶基本上不能檢出或活性極微弱。SumidaSumida等的研究結(jié)果表明等的研究結(jié)果表明, ,端粒酶在各種腫瘤中的陽端粒酶在各種腫

55、瘤中的陽性率分別為性率分別為: :口腔鱗狀細(xì)胞癌口腔鱗狀細(xì)胞癌80 %80 %90%,90%,食道癌食道癌87%,87%,胃癌胃癌85%,85%,肺癌肺癌80.1%,80.1%,肝癌肝癌85%,85%,乳腺癌乳腺癌85%,85%,腎癌腎癌71%,71%,胰胰腺癌腺癌95%,95%,端粒酶陽性率與腫瘤發(fā)生之間表現(xiàn)出良好的端粒酶陽性率與腫瘤發(fā)生之間表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。相關(guān)性。 Orlando 等對泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤進(jìn)行了深入的等對泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤進(jìn)行了深入的流行病學(xué)調(diào)查流行病學(xué)調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)腎癌組織中端粒酶陽性率結(jié)果發(fā)現(xiàn)腎癌組織中端粒酶陽性率為為69%(345/497),正常腎組織為正常腎組織為2%

56、(7/344);膀胱癌組膀胱癌組織中端粒酶陽性率為織中端粒酶陽性率為90%(342/381),正常組織為正常組織為27% (36/134);膀胱癌患者尿液中端粒酶陽性率為膀胱癌患者尿液中端粒酶陽性率為65%(436/675) ,膀胱灌洗液中端粒酶陽性率為膀胱灌洗液中端粒酶陽性率為72 %(131/182) ,而正常人為而正常人為9%(47/ 486);前列腺癌組織前列腺癌組織中端粒酶陽性率為中端粒酶陽性率為80%(266/332),鄰近組織為鄰近組織為38%(32/83) ,前列腺上皮瘤為前列腺上皮瘤為16%(4/25) ,良性前列良性前列腺肥大為腺肥大為8%(11/129) 。 85%90%

57、的人腫瘤細(xì)胞中可以檢測到端粒的人腫瘤細(xì)胞中可以檢測到端粒酶活性酶活性,而正常細(xì)胞中卻沒有或活性很低。人們推而正常細(xì)胞中卻沒有或活性很低。人們推測腫瘤細(xì)胞逃避衰老持續(xù)增殖是端粒酶激活或端測腫瘤細(xì)胞逃避衰老持續(xù)增殖是端粒酶激活或端粒維持機(jī)制改變的結(jié)果。粒維持機(jī)制改變的結(jié)果。 一般認(rèn)為一般認(rèn)為,端粒酶的激活是惡性腫瘤發(fā)生過程中端粒酶的激活是惡性腫瘤發(fā)生過程中的一個后期事件的一個后期事件,使腫瘤細(xì)胞的端粒不再進(jìn)行性縮使腫瘤細(xì)胞的端粒不再進(jìn)行性縮短而得以維持短而得以維持,避免了細(xì)胞正常的復(fù)制避免了細(xì)胞正常的復(fù)制-衰亡機(jī)制衰亡機(jī)制的制約而獲得永生性的制約而獲得永生性,這是惡性腫瘤細(xì)胞顯著的生這是惡性腫瘤細(xì)

58、胞顯著的生物學(xué)特征之一物學(xué)特征之一,是癌變機(jī)制中一個十分重要的環(huán)節(jié)是癌變機(jī)制中一個十分重要的環(huán)節(jié)。 對細(xì)胞端粒功能的觀察和推測的最顯著的特征對細(xì)胞端粒功能的觀察和推測的最顯著的特征是發(fā)生端粒長度的維持是發(fā)生端粒長度的維持,甚至在離開常規(guī)的激活時甚至在離開常規(guī)的激活時端粒長度維持機(jī)制端粒長度維持機(jī)制(TMM)的延長的延長,使初期細(xì)胞突破使初期細(xì)胞突破衰老屏障后癌變。發(fā)生的原因衰老屏障后癌變。發(fā)生的原因,最可能為過度的端最可能為過度的端粒酶激活在細(xì)胞癌變中端粒長度的保留或增加粒酶激活在細(xì)胞癌變中端粒長度的保留或增加,允允許在致瘤突變發(fā)生時異常克隆的擴(kuò)展。許在致瘤突變發(fā)生時異?？寺〉臄U(kuò)展。 一些端粒

59、酶陰性的癌癥通過一種或幾種一些端粒酶陰性的癌癥通過一種或幾種ALT途途經(jīng)維持端粒的長度。端粒酶或經(jīng)維持端粒的長度。端粒酶或ALT機(jī)制存在于絕大機(jī)制存在于絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中以通過添加端粒重復(fù)序列而維持端多數(shù)腫瘤細(xì)胞中以通過添加端粒重復(fù)序列而維持端粒的長度。粒的長度。 在一些腫瘤中也觀察到一些端?？s短的現(xiàn)象，在一些腫瘤中也觀察到一些端?？s短的現(xiàn)象，可能的機(jī)制是由于細(xì)胞分裂的增加端粒縮短，導(dǎo)致可能的機(jī)制是由于細(xì)胞分裂的增加端粒縮短，導(dǎo)致異常修復(fù)事件使染色體發(fā)生端端融合。端端融合的異常修復(fù)事件使染色體發(fā)生端端融合。端端融合的后果是在隨后的細(xì)胞分裂過程中發(fā)生染色體斷裂后果是在隨后的細(xì)胞分裂過程中發(fā)生染色

60、體斷裂, ,進(jìn)而導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定和腫瘤易感性。進(jìn)而導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定和腫瘤易感性。 以端粒酶為靶標(biāo)的抗癌藥物研究以端粒酶為靶標(biāo)的抗癌藥物研究 在在85%85%以上的腫瘤細(xì)胞和組織中高度表達(dá)端粒酶，以上的腫瘤細(xì)胞和組織中高度表達(dá)端粒酶，因此端粒酶是一個較理想的抗腫瘤藥物靶標(biāo)。因此端粒酶是一個較理想的抗腫瘤藥物靶標(biāo)。(1)(1)使用端粒酶抑制劑后使用端粒酶抑制劑后, ,腫瘤細(xì)胞端?？s短直至足腫瘤細(xì)胞端?？s短直至足以對增殖產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)以對增殖產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng), ,這種時間上的滯后與起始端這種時間上的滯后與起始端粒的長度有關(guān)；粒的長度有關(guān)；(2)(2)至少在理論上腫瘤細(xì)胞存在抗端粒酶抑制劑或不至少在理論上腫瘤細(xì)胞存在抗