端粒和端粒酶概述共33页文档
端粒端粒酶和肿瘤-精选文档
端粒酶与肿瘤治疗（2）
端粒酶抑制剂治疗肿瘤的特点：
特异性、广谱性
目前这类研究已引起关注，尚有许多问题须解决 ？必须确定哪种正常细胞产生端粒酶，同时还必须评 估端粒酶对于这些细胞的重要性。 ？证明端粒酶的抑制剂是否能够如预期的那样破坏端 粒酶阳性的肿瘤。
端粒酶与肿瘤治疗（3）
？ 为了研究开发抑制人体内端粒酶的药物，还必 须弄清楚这种酶究竟如何发挥功能，怎样结合到
此外，端粒的长短还和细胞分化程度相关，分化程度越高，
端粒DNA越短。如人胚细胞端粒平均长度10kb，人精细胞9kb， 而一般正常体细胞只有4kb
端粒、端粒酶与肿瘤 （1）
许多研究表明，在基因突变、肿瘤形成时，
端粒可表现出缺失、融合和序列缩短等异常 现象。 B细胞淋巴样白血病端粒融合易位型染色体
端粒与端粒酶-----端粒的概念
端粒（telomere）
是真核生物染色体线性 DNA分子末端的特殊结构，对 维持染色体稳定性和DNA完整 复制具有重要作用 。
端粒与端粒酶-----端粒的发现
20世纪30年代末：Mü ller首先提出了“端粒” 概 念
20世纪70年代: Olovnikov 提出染色体分子末端的 丢失 细胞退出细胞增殖 1978年Blackbum,et al. 发现四膜虫端粒分子末端 是重复 串联的5’ GGGGTT 3’ DNA简单序列 1985年Gueider,et al. 发现端粒酶
人的模板区序列：
5，CUAACCCUAAC-3，
模板区
与端粒的末端结合定
延伸复制的模板
端粒与端粒酶-----端粒酶的结构
发现四膜虫端粒酶是一种RNA-蛋白质复 合物（RNP结构），分子质量在200kd500kd，对RNA酶极为敏感，端粒酶内的 RNA和蛋白质对其活性似乎都是必需的
端粒与端粒酶
端粒结合蛋白
端粒帽 染色体DNA 端粒帽
5 n（CCCCAA） ’
3 （TTGGGG）n ’
n（GGGGTT）
（AACCCC）n
保护端粒不受核酸酶或化学修饰的作用 一般是紧密的非共价键结合
端粒
端粒的功能： 端粒结构的高度保守性表明端粒具有非 常重要的功能。目前认为主要有如下功 能： ①保护染色体末端； ②保证遗传信息的完整复制； ③决定细胞的“寿命”。
端粒重复序列延伸方法
端粒重复序列延伸方法由Morin等于1989 年在端粒酶以自身ＲＮＡ为模板复制端 粒重复序列ＤＮＡ的基础上建立起来的 方法，是传统的端粒检测方法。
端粒重复序列延伸方法
原理： 利用端粒酶在体外可以以其自身RNA 的 模板区为模板，在适宜的寡核苷酸链的 末端添加6 个碱基的重复序列的特性， 由于端粒合成时每合成６个核苷酸就会 暂时停顿，用特异的探针标记，以聚丙 烯酰胺凝胶电泳后放射自显影，阳性标 本可见梯形条带。
端粒酶
端粒酶的结构： 一般认为端粒酶主要由３个部分组成，即 人端粒酶ＲＮＡ（ｈＴＲ）、端粒酶相 关蛋白１（ＴＰ１）和人端粒酶逆转录 酶（hTERT)
端粒酶的结构
1987年，Blackburn
Protein RNA组分
柱层析
RNP结构
四膜虫端粒酶RNP 含有RNA组分和蛋白质组分，两者均为酶活性所必需。对 RNA酶极为敏感。
端粒、端粒酶与肿瘤
如果此时细胞已被病毒转染，癌基因激 活或抑癌基因失活，细胞便可越过M1期， 继续分裂20-30次，端粒继续短缩，最 终进入第二致死期M2期。
端粒、端粒酶与肿瘤
多数细胞由于端粒太短而失去功能并死
端粒、端粒酶知识讲解
1、端粒酶RNA(hTERT) 哺乳动物端粒酶RNAs(hTR)在许多组织的不同发育阶段,
甚至那些没有端粒酶活性的组织中广泛表达。 体内端粒酶RNA的存在对端粒酶功能至关重要，影响到
端粒酶RNA的稳定性与突变,也可改变体内端粒长度，并可通 过改变端粒完整性或端粒结合因子的末端结合位点致细胞核 分裂后期细胞死亡 。
八十年代 端粒酶的发现
九十年代 端粒酶与细胞衰老、癌症的关系
二零零九年
诺贝尔奖
伊丽莎白•布兰克波恩、卡罗尔•格雷德ห้องสมุดไป่ตู้ 杰克•绍斯塔
端粒的结构与功能
Telomeres
Telomeres
TTAGGG
Gene 1
Gene 2
Chromosome DNA
• 1.端粒的组成
端粒DNA与端粒结合蛋白
Wang等研究发现c-myc在正常人乳腺上皮细胞和 二倍体成纤维细胞中诱导端粒酶活性, 并能延长这些 细胞的寿命。因此认为癌基因c-myc为一重要的端粒 酶激活剂。
存在于hTERT核心启动子中有两个重要的c-myc 结合位点(CACGTG,亦被称为E 盒)。c-myc 诱导的 hTERT 表达起始速度快,不受细胞增殖或额外的蛋白 合成的影响,与c-myc 引起的直接的转录激活一致。 但癌基因c-myc 不是唯一与hTERT基因调节有关的转 录因子。
• 人端粒酶逆转录酶 （human Telomerase
Reverse Transcriptase (TERT),）
• TERT gene : 3396bp, protein: 1131 氨基酸残基
Crystal Structure of the Essential N-terminal of the telomerase reverse transcriptase (TEN)
端粒和端粒酶1
一、端粒和端粒酶二、端粒端粒是真核生物染色体末端由许多简单重复序列和相关蛋白组成的复合结构，具有维持染色体结构完整性和解决其末端复制难题的作用。
端粒酶是一种逆转录酶，由RNA和蛋白质组成，是以自身RNA为模板，合成端粒重复序列，加到新合成DNA链末端。
在人体内端粒酶出现在大多数的胚胎组织、生殖细胞、炎性细胞、更新组织的增生细胞以及肿瘤细胞中。
正因如此，细胞每有丝分裂一次，就有一段端粒序列丢失，当端粒长度缩短到一定程度，会使细胞停止分裂，导致衰老与死亡。
但是许多问题用端粒学说还不能解释。
体细胞端粒长度与有丝分裂能力呈正比，这一点实验已经证实了，而不同的体细胞其有丝分裂能力是不尽相同的，胃肠黏膜细胞的分裂增殖速度就比较快，神经细胞分裂的速度就比较慢。
曾有人就不同年龄供体角膜内皮细胞的端粒长度进行研究发现角膜内皮细胞内端粒长度长期维持在一个较高的水平，而端粒酶却不表达。
另外，Kippling发现，鼠的端粒比人类长近5-10倍，寿命却比人类短的多。
这些都提示体细胞端粒长度与个体的寿命及不同组织器官的预期寿命并非一致。
生殖细胞的端粒酶活性长期维持较高的水平却不会象肿瘤那样无限制分裂繁殖；端粒长度由端粒酶控制，那何种因素控制端粒酶呢？生殖细胞内端粒酶活性较高，为什么体细胞中没有较高的端粒酶活性。
看来端粒的长度缩短是衰老的原因还是结果尚需进一步研究。
2009年，诺贝尔瑞典卡罗林斯卡医学院将诺贝尔奖生理学或医学奖授予美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布莱克本(ElizabethBlackburn)、美国巴尔的摩约翰·霍普金斯医学院的卡罗尔-格雷德(CarolGreider)、美国哈佛医学院的杰克·绍斯塔克(JackSzostak)以及霍华德休斯医学研究所，以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。
端粒酶英文名称：telomerase一种反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。
端粒与端粒酶PPT精选文档
细胞内正常复制。这一方面证实了端粒对染色体的保
护作用，也使 DNA的大片段克隆成为可能，为后来
的人类基因组测序奠定了基础。
6
一、端粒与端粒酶的发现
1984年，伊丽莎白在试验中发现了一 个有趣的现象：不论是四膜虫还是酵 母自身的端粒序列都可以在酵母中被 保护和延伸。而带着四膜虫端粒DNA 的人工染色体进入到酵母后，复制后 被加上的是酵母端粒序列而非四膜虫 的端粒序列。
17
三、端粒酶的结构与功能
目前认为端粒酶主要由3个部分构成，即端粒 酶 RNA(telomerase RNA，TR)、端粒酶相关蛋 白质(telomerase — associated protein， TP1/ TP2) 和端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase，TERT)。
长寿梦想的“天梯”
——端粒与端粒酶
主人：杨长友
重庆师范大学生命科学学院 生物化学与分子生物学专业
1
2009年诺贝尔生理学或医学奖
贡献：揭示了 “how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase” (染色体是如 何被端粒和端粒酶保护的)。
9
一、端粒与端粒酶的发现
实验过程大致如下： 1、将底物寡聚核苷酸（端粒DNA、随机序列 DNA）进行放射性标记； 2、将高浓度的寡聚核苷酸底物与高浓度的四 膜虫细胞裂解液一起孵育； 3、通过放射性标记的核苷酸来检测体外端粒 序列的合成。
10
一、端粒与端粒酶的发现
结果显示，当四膜虫细胞裂解液加入四膜虫或 酵母端粒序列DNA时，其明显被重新加上了 DNA碱基，而且以 6个碱基递增的方式延长， 与四膜虫端粒重复基本单位为 6个碱基正好吻 合，而对于随机序列的DNA底物并不发生延伸。
端粒和端粒酶
将这些老鼠分为两组，把一种名为 “TERT”的定时释放药物，植入其中 一组老鼠的皮下，重启它们体内休 眠的“端粒”基因。 结果在短短2个月内，有注射TERT的 老鼠体内长出许多新的细胞，主要 器官运作功能改善，身体差不多完 全“返老还童”，当中雄性的老鼠 更恢复生育功能。实验鼠最终活到 正常鼠的寿命，但并不比普通鼠寿 命长。
端粒和端粒酶
Telomeres and Enzyme Telomerase
武汉大学药学院 郝春霖
A telomeres B €e•Ð•2 telomerase
C 科学
Scientific thoughts
Puzzles 1
DNA聚合酶特点(引物 方向 5’→3’) 染色体复制之初可以由小RNA 作引物起始合成,之后DNA聚合酶 能以反链DNA为模板,以前合成的 DNA为引物,合成新的DNA取代染 色体中间的RNA引物; 线性染色体最末端的RNA引物 无法被取代; 末端隐缩
Elizabeth Blackburn 和 Carol Greider 的实验
这种酶活性不依赖于DNA模板,只 对四膜虫和酵母的端粒DNA进行延 伸,而对随即序列的DNA底物不延 伸;并且该活性不依赖于DNA聚合 酶. 而同源重组对序列没有特异性要 求,并且依赖于DNA聚合酶的活性. 至此,她们澄清了这两种假说,证 明了有一种酶来延伸端粒DNA,即 端粒酶(telomerase)
科学思想
Puzzles Assumptions 模式生物 生化技术 静心阅读文献和缜密思考,找出问题的关键,并 对课题进行精心讨论和设计
Time will tell which connections between telomerase and health will endure… We did not set out to find a new approach to cancer therapy or study specific disease mechanisms. We were simply interested in how chromosomes are maintained… Yet the history of medicine is filled with examples of advances from improbable places.
瑞粒酶总述
瑞粒酶端粒(telomere) 和端粒酶(telom erase) 是近年来生命科学研究的热点之一，正常细胞在分裂过程中，因其染色体末端(端粒)DNA 不能完全复制而缩短，细胞经多次分裂后，端粒缩短达到危机点(crisis)，促发某一信号，使细胞逐渐失去增殖能力而衰老死亡。
端粒酶可延长染色体末端DNA，端粒酶的活化使细胞获得无限增殖能力。
基于此，有少数细胞(如永生细胞系) 及绝大多数恶性肿瘤细胞(85%) 可逃逸这一危机点。
因为在这些细胞中含有活化的端粒酶系统，从而使细胞获得无限增殖能力，使之永生化和恶变，因此，对端粒和端粒酶系统的研究，有助于阐明细胞衰老和恶变机制，对肿瘤的诊断、治疗以及抗衰老都具有重要的理论和实际意义。
一般认为，癌症是由多种突变的积累，破坏了细胞正常的生长调控而引起的，除了一些明确的病因外，有许多实验结果支持这样一种假说，即端粒酶的激活对许多恶性肿瘤细胞的形成是必需的，且肿瘤细胞与端粒酶活动增加之间存在相互激发的关系［1］。
这种显著的相关性提示: 在肿瘤细胞恶性状态的进展和维持中，端粒酶可能起到关键性的作用。
本文就端粒与端粒酶研究的最新进展作一综述，具体讨论了端粒的结构与功能，端粒酶在端粒合成与稳定中的作用，介绍了端粒酶活性的测定方法，细胞永生与端粒酶激活的关系，提出了通过抑制端粒酶活性来治疗癌症的可能性。
1 端粒(telomere)1.1 端粒(telomere) 的概念端粒是指真核细胞线性染色体末端的蛋白质-DNA特殊结构，即染色体末端DNA 序列的多个重复，其作用是保护和稳定染色体的末端，它由2～20kb 串联的短片段重复序列(TTAGGG) n 及一些结合蛋白组成。
四膜虫(单细胞生物) 端粒的结构是6 个核苷酸5′- TTGGGG - 3′序列的多次重复。
人类为5′-TTAGGG- 3′序列的多次重复。
随着细胞不断分裂，染色体复制次数增加，端粒DNA 序列进行性缩短。
端粒和端粒酶概述
端粒酶延长端粒的模式
端粒酶可结合到3’末端上，RNA模板5’端识别DNA 端粒酶可结合到3’末端上，RNA模板5’端识别DNA 3’末端上 模板5’端识别 3’端并相互配对 端并相互配对， RNA链为模板使DNA链延伸 链为模板使DNA 的3’端并相互配对，以RNA链为模板使DNA链延伸 合成一个重复单位后在跳跃到（也可以连续移动） 合成一个重复单位后在跳跃到（也可以连续移动）另 一个单位；3’端单链又可回折作为引物合成相应的 一个单位；3’端单链又可回折作为引物合成相应的 互补链。 互补链。 其活性只需dGTP dTTP，组装时需要DNA dGTP和 DNA聚合酶的 其活性只需dGTP和dTTP，组装时需要DNA聚合酶的 参与。 参与。 端粒的长度不取决于端粒酶， 端粒的长度不取决于端粒酶，而是由其他结合于端粒 酶的蛋白决定。 酶的蛋白决定。
在一种端粒结合蛋白 TRF2蛋白催化下，端 粒（人）的3’单链末 端（G尾）重复取代 了双链体DNA中的同 源重复以形成一个环。 TRF2蛋白与其它蛋白 一起形成能稳定染色 体端部的复合物。
没有游离的末端可能是使染色体末端稳定的关键 右图真实的显 示出端粒在染 色体末端形成 一个特殊的 DNA环 DNA环。
端粒以GT富集的形式延伸在CA富集链上。 端粒以GT富集的形式延伸在CA富集链上。G GT富集的形式延伸在CA富集链上 尾部由于CA富集链的有限降解而产生。 CA富集链的有限降解而产生 尾部由于CA富集链的有限降解而产生。
几乎所有生物的端粒重 复序列可以写成： Ｃ n(Ａ/Ｔ)m的形式。
人的端粒重复序列为 TTAGGG
肿瘤细胞的两个特点
端粒酶被激活，个体细胞端粒长度虽然不同， 端粒酶被激活，个体细胞端粒长度虽然不同，但 比分化了的体细胞长。 比分化了的体细胞长。 细胞复制周期失调， 细胞复制周期失调，周期的失调同时影响端粒调 控复制机制。 控复制机制。 因此我们可以从这两方面现象入手，运用细胞生 因此我们可以从这两方面现象入手，运用细胞生 物学方法和分子生物学技术来寻找相关因子推断 物学方法和分子生物学技术来寻找相关因子推断 调控机制。 调控机制。