染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座

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主要成就：他們共同處理了生物學(xué)一個(gè)重大問題，即“在細(xì)胞分裂時(shí)染色體怎樣完整地自我復(fù)制以及染色體怎樣受到保護(hù)以免于退化”?！斑@三位科學(xué)家向我們展示，處理方法存在于染色體末端——端粒，以及形成端粒酶——端粒酶。”

染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第1頁一、端粒和端粒酶發(fā)覺和定義二、端粒結(jié)構(gòu)和功效三、端粒酶結(jié)構(gòu)和合成端粒機(jī)制四、端粒、端粒酶與腫瘤和細(xì)胞衰老五、研究現(xiàn)實(shí)狀況端粒與端粒酶主要內(nèi)容目錄CONTENTS染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第2頁一端粒和端粒酶發(fā)覺和定義

1978年伊麗莎白經(jīng)過體外DNA復(fù)制試驗(yàn)，推斷出模式生物四膜蟲端粒中含有許多重復(fù)5'-CCCCAA-3'六堿基序列，首次說明了四膜蟲端粒結(jié)構(gòu)。同時(shí)，杰克紹斯塔克正試圖在酵母中建構(gòu)人工線性染色體，希望它能夠像自然染色體一樣在細(xì)胞中復(fù)制。但他構(gòu)建人工染色體轉(zhuǎn)化入細(xì)胞后總是很快降解。1980年，當(dāng)伊麗莎白報(bào)道她關(guān)于端粒DNA發(fā)覺時(shí)，引發(fā)了杰克極大興趣。于是二人合作將新發(fā)覺四膜蟲端粒序列和人工染色體連接到一起，而后導(dǎo)入酵母細(xì)胞。奇跡出現(xiàn)了，人工染色體不再降解，能夠在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制。這首先證實(shí)了端粒對(duì)染色體保護(hù)作用，也使DNA大片段克隆成為可能，為以后人類基因組測序奠定了基礎(chǔ)。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第3頁一端粒和端粒酶發(fā)覺和定義

1984年，卡羅爾作為博士碩士進(jìn)入伊麗莎白試驗(yàn)室，開始了端粒末端合成機(jī)制研究工作。她們假設(shè)端粒是由某種酶合成，那么在細(xì)胞裂解液里應(yīng)該有這種酶存在，假如使用四膜蟲細(xì)胞裂解液在體外能檢測到端粒序列復(fù)制和延伸，那無疑證實(shí)這種“酶”存在。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第4頁一端粒和端粒酶發(fā)覺和定義

結(jié)果顯示，當(dāng)四膜蟲細(xì)胞裂解液加入四膜蟲或酵母端粒序列DNA時(shí)，其顯著被重新加上了DNA堿基，而且以6個(gè)堿基遞增方式延長，與四膜蟲端粒重復(fù)基本單位為6個(gè)堿基恰好吻合，而對(duì)于隨機(jī)序列DNA底物并不發(fā)生延伸。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，端粒DNA延伸是經(jīng)過“酶”來完成，且這種酶活性不依賴于DNA模板。這種酶以后被命名為“端粒酶”。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第5頁一端粒和端粒酶發(fā)覺和定義

（一）端粒染色體末端由重復(fù)DNA序列和相關(guān)蛋白組成特殊結(jié)構(gòu)，含有穩(wěn)定染色體結(jié)構(gòu)和完整性功效。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第6頁一端粒和端粒酶發(fā)覺和定義

（二）端粒酶（telomerase）是核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，以本身RNA為模板，合成端粒DNA，將端粒DNA加至真核細(xì)胞染色體末端，為細(xì)胞連續(xù)分裂提供遺傳基礎(chǔ)。因?yàn)槎肆：投肆Ｃ概c染色體保護(hù)、腫瘤發(fā)生、細(xì)胞衰老等現(xiàn)象親密相關(guān)，所以它成為科學(xué)家當(dāng)前研究熱點(diǎn)。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第7頁二端粒結(jié)構(gòu)和功效（一）端粒結(jié)構(gòu)

染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第8頁二端粒結(jié)構(gòu)和功效染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第9頁二端粒結(jié)構(gòu)和功效（二）端粒功效1、穩(wěn)定染色體末端結(jié)構(gòu)；染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第10頁

（1）端粒T環(huán)結(jié)構(gòu)(terminalloop)，使染色體末端封閉起來，免遭破壞；

（2）端粒D環(huán)結(jié)構(gòu)(displacementloop)

，結(jié)合TRF2等蛋白，阻止染色體末端融合和損傷反應(yīng)。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第11頁

沒有游離末端是染色體末端穩(wěn)定關(guān)鍵染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第12頁二端粒結(jié)構(gòu)和功效（二）端粒功效1、穩(wěn)定染色體末端結(jié)構(gòu)；2、保持染色體DNA遺傳信息復(fù)制完整性，處理DNA末端復(fù)制問題；染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第13頁3′5′3′5′5′3′5′3′5′3′TelomeraseDNAsynthesis3′5′

保持染色體DNA遺傳信息復(fù)制完整性染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第14頁二端粒結(jié)構(gòu)和功效（二）端粒功效1、穩(wěn)定染色體末端結(jié)構(gòu)；2、保持染色體DNA遺傳信息復(fù)制完整性，處理DNA末端復(fù)制問題；3、與細(xì)胞衰老相關(guān)。細(xì)胞愈年輕，端粒愈長；細(xì)胞愈老，端粒愈短。

染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第15頁細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂

端粒長短與細(xì)胞衰老相關(guān)染色體端粒端粒細(xì)胞將停頓分裂而趨于老化染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第16頁三端粒酶結(jié)構(gòu)和合成端粒機(jī)制

（一）端粒酶結(jié)構(gòu)由RNA組分和蛋白質(zhì)組分組成。

染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第17頁（二）端粒酶合成端粒機(jī)制染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第18頁（一）腫瘤發(fā)生:端粒--端粒酶學(xué)說伴隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加，端粒逐步縮短，當(dāng)其縮短到關(guān)鍵長度時(shí)，細(xì)胞停頓分裂，大部分細(xì)胞在基因調(diào)控下衰老死亡。極少部分細(xì)胞經(jīng)過病毒基因整合或抑癌基因突變而逃脫死亡，經(jīng)過某種機(jī)制激活端粒酶，使端粒長度得以維持，成為永生細(xì)胞，無限增殖，形成腫瘤。四、與腫瘤和細(xì)胞衰老關(guān)系染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第19頁四端粒、端粒酶與腫瘤和細(xì)胞衰老在正常人體細(xì)胞中，檢測不到端粒酶活性；85%-95%腫瘤細(xì)胞中，檢測到端粒酶活性；抑制端粒酶活性，能夠使永生細(xì)胞轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞。臨床應(yīng)用：1、直腸癌早期診療方法

2、治療癌癥：RNA干擾技術(shù)染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第20頁（二）細(xì)胞衰老：生命鐘假說

人體細(xì)胞中，端粒酶延長端粒作用是在胚系完成，當(dāng)胚胎發(fā)育完成后，端粒酶活性被抑制。當(dāng)人出生以后，端粒就象是一個(gè)伴伴隨細(xì)胞分裂繁殖“生命之鐘”，歷數(shù)著細(xì)胞可分裂次數(shù)，同時(shí)也見證了細(xì)胞由生長到衰老死亡整個(gè)生命歷程。四端粒、端粒酶與腫瘤和細(xì)胞衰老染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第21頁端粒酶活性在多細(xì)胞生物體細(xì)胞中受到抑制，造成染色體在每一代細(xì)胞中逐步縮短。伴隨這種縮短抵達(dá)信息DNA,細(xì)胞衰老和死亡。細(xì)胞分裂

端粒閾值細(xì)胞停頓分裂，走向死亡當(dāng)端粒酶活性被抑制染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第22頁端粒長短與細(xì)胞分裂次數(shù)呈正比端粒長短

基因探針檢測胎兒細(xì)胞株嬰兒細(xì)胞株青年細(xì)胞株老年細(xì)胞株不一樣年紀(jì)段端粒長度研究端粒丟失速率，預(yù)測人類壽命長短染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第23頁

四、與腫瘤和細(xì)胞衰老關(guān)系

端粒與生物體衰老經(jīng)典例證

1996年7月，克隆羊多莉出生，6年后，她得了普通老年時(shí)才會(huì)得關(guān)節(jié)炎和肺病而死亡。羊平均壽命是12歲。

克隆多莉時(shí)，使用是6歲成年羊體細(xì)胞核。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第24頁1.端粒酶逆轉(zhuǎn)衰老過程研究：11月，美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究者JaskelioffM等在Nature雜志發(fā)表了相關(guān)端粒酶和衰老研究主要發(fā)覺。他們利用基因工程技術(shù)成功地將端粒酶缺點(diǎn)型小鼠衰老過程逆轉(zhuǎn)。迄今為止，這是首次有小鼠動(dòng)物試驗(yàn)成功地逆轉(zhuǎn)衰老過程，意味著一些老化器官也有“重生”可能。這項(xiàng)突破結(jié)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奧秘。

五、端粒與端粒酶研究現(xiàn)實(shí)狀況

染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第25頁

五、端粒與端粒酶研究現(xiàn)實(shí)狀況2.萬能癌癥疫苗研究：4月15日，據(jù)英國《每日郵報(bào)》報(bào)道，英國科學(xué)家近期研制出了一個(gè)“萬能”疫苗，可用于治療包含胰腺癌在內(nèi)各種癌癥，并預(yù)計(jì)在兩年后面世。這個(gè)“新創(chuàng)造”還不會(huì)像其它癌癥藥品一樣造成副作用，比如頭暈和掉頭發(fā)。從原理上講，它會(huì)激活免疫系統(tǒng)找出并破壞癌細(xì)胞端粒酶，從而抑制癌細(xì)胞生長。而健康細(xì)胞不會(huì)遭受攻擊，因?yàn)樗鼈兌肆Ｃ负刻停粫?huì)引發(fā)免疫系統(tǒng)注意。染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第26頁

五、端粒與端粒酶研究現(xiàn)實(shí)狀況

？染色體端粒和端粒酶專業(yè)知識(shí)專家講座第27頁五、端粒與端粒酶研究現(xiàn)實(shí)狀況

？染色體端粒和端粒酶專業(yè)知