端粒与端粒酶PPT2.
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端粒与端粒酶 ppt课件
端粒酶的结构
端粒酶
是端粒复制所必须的一种特殊的DNA 聚合酶
具有逆转录酶活性 能以hTR为模板，向染色体末端添加
TTAGGG序列
端粒酶作用模式
端粒酶作用模式
端粒酶延伸端粒的机制
端粒酶
在大多数的正常人的体细胞中没有活性 近年来的研究发现：
衰老者端粒缩短 大约在85%-95%的肿瘤细胞中检测到了端粒
端粒下区 subtelomeric region 与端粒DNA相邻，由一 些退化的端粒DNA片断 的重复组成
端粒DNA序列
人的端粒DNA序列
长约5～15kb 序列：（TTAGGG）n ，串联重复
不同生物端粒DNA长度
酵母 尖毛虫 小鼠 大鼠
200 — 400 bp 20 bp 5 — 80 kb 150 kb
如果细胞要维持其正常分裂，就必须激活端 粒酶，阻止端粒的进一步丢失
否则，细胞不能进行染色体的正常复制 只有重新获得端粒酶活性的细胞，才能继续
生存下去 无法激活端粒酶的细胞（即无法阻止端粒进
一步丢失），只能面临趋向衰老
端粒丢失与衰老关系
端粒丢失是衰老的原因？还是结果？ 目前的研究结果还处在探索阶段，各
衰老端粒/端粒酶 癌症
衰老可能是由端粒的缩短所致， 激活端 粒酶似乎可以阻止衰老
可是，端粒酶一旦被重新激活，细胞又 将成为永生化细胞，继而衍变为癌细胞
如何能恰当、正确的发挥端粒/端粒酶在 解决衰老与癌症中的作用？ 生命科学领域一个极具挑战性的课题
端粒抑制剂的研究
Colorado大学的Thomas Cech 和Robert Weinbrg博士：
已克隆出一种控制人类细胞端粒酶活性的基因
应用这种基因，很有可能得到一种新的蛋白 质——端粒酶控制剂
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。
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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。
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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。
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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。
[课件]端粒酶及它的PPT
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端粒酶与衰老的关系
2010年11月28日发表于《自然》杂志的实 验
实验证明
使小鼠缺小鼠出现 乏端粒酶 早发性
.
衰老
恢复 端粒酶
小鼠 恢复 恢复健康
端粒酶
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concepts
1 2 3 4 端粒简介 端粒酶及其作用机制 端粒酶与衰老 端粒酶与癌变You company slogan
1 端粒简介
1.1端粒概念
真核生物染色体的线型DNA复制时，最后一个冈 崎片段的引物被除去后，其末端的序列如何维持 ？真核细胞以另一类机制来保证染色体线型DNA 末端的完整性。 端粒结构位于真核生物染色体的末端，在维持基 因组完整性和功能稳定性方面具有重要的作用。
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端粒与衰老的关系
衰老机制 机制仍然不是很清楚：一种可能性就是端粒缩短引发细胞周期的滞留 以及细胞凋亡，从而减少细胞数目，引起组织异常；另一种可能就是 端粒的缩短会破坏干细胞对于组织的再生，从而引发器官障碍。 端粒长度，结构及功能依赖端粒酶活性的调节是细胞衰老的重要机制 。
经研究表明大多数正常细胞端粒较长，端粒酶阴 性，而大多数永生化细胞端粒较短，端粒酶阳性 ，因此端粒长度与端粒酶活性可能呈负相关，端 粒酶表达呈阴性的细胞的端粒缩短、细胞衰老， 而端粒酶表达呈阳性的细胞的端粒伸长，细胞永 生化。
端粒与端粒酶演示文稿
PNA对DNA或RNA的亲和力较相应DNA与 DNA 和 DNA与RNA之间的亲和力高
在100mmol/L NaCl 溶液中，每碱基的Tm值约升高5℃； 导致PNA-DNA双链和PNA-RNA双链的Tm值升高的原因是
由于 PNA-DNA和 PNA-RNA 中两条单链之间缺乏静电排斥
力；
PNA-DNA 和PNA-RNA双链的方向可以是同向平衡，也 可以是反向平衡，反向平衡时Tm值更高。
第16页，共54页。
端粒酶作用模式
第17页，共54页。
端粒酶延伸端粒的机制
第18页，共54页。
端粒酶
在大多数的正常人的体细胞中没有活性 近年来的研究发现：
衰老者端粒缩短； 大约在85%-95%的肿瘤细胞中检测到了端粒酶来自活性（端粒酶阳性）。提示：
端粒、端粒酶与癌症之间存在相关性？？？ 端粒、端粒酶与衰老之间存在相关性？？？ 端粒酶激活可能是细胞癌变（或永生化）的一个
第27页，共54页。
衰老端粒/端粒酶 癌症
衰老可能是由端粒的缩短所致，激活端粒酶 似乎可以阻止衰老。
可是，端粒酶一旦被重新激活，细胞又将成 为永生化细胞，继而衍变为癌细胞。
如何能恰当、正确的发挥端粒/端粒酶在解决 衰老与癌症中的作用？ 生命科学领域一个极具挑战性的课题。
第28页，共54页。
端粒抑制剂的研究
羧基链与骨架中甘氨酸的氨基连接；
PNA 具 有 与 天 然 DNA 相 类 似 的 结 构 特 征 和 相 同 的
DNA/RNA结合特性。
第34页，共54页。
PNA与DNA结构比较
1. 骨架由 N-
（ 2-氨基 乙基）甘 氨酸构成 2. 碱基通过 亚甲羧基 链与骨架 中甘氨酸 氨基连接
端粒和端粒酶分析解析ppt课件
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 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）另 一个单位；3’端单链又可回折作为引物合成相应的 互补链。
其活性只需dGTP和dTTP，组装时需要DNA聚合酶的 参与。
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。
小结
除端粒的功能外，端粒的发现过程也带给我们很多启 示，首先，科学工作者不能将自己的思路禁锢在自己相对 较窄的研究领域，与不同领域的人多加交流，换角度思考 问题都会使人的思想更为开阔。 其次，在进行高风险、高回报研究时要勇于设想、敢于 实践。 再则，对新鲜有趣的事物要积极探究真相，即便最初可 能看不到它的利用价值。因为人类了解世界的过程就像盲 人摸象，人们最先看到的往往是零散无序的事物，但在这 种零散的背后，却是环环相扣、密不可分的真实世界。
前言
端粒是染色体末端由重复DNA序列和相关 蛋白组成的一种特殊结构，具有稳定染色体结 构及完整性的功能，会随染色体复制与细胞分 裂而缩短。端粒酶是一种核糖核蛋白，能以自 身RNA模板合成端粒DNA，为细胞持续分裂提 供遗传基础。由于端粒和端粒酶与细胞衰老、 肿瘤发生等现象密切相关，所以它也成为了科 学家们当前的研究热点。
生命钟说
人体细胞中端粒酶合成和延长端粒的作用是在 胚系细胞中完成的，当胚胎发育完成以后，端 粒酶活性就被抑制。即在胚胎发育时期获得的 端粒，应已足够维系人体的整个生命过程中因 细胞分裂所致的端粒缩短。
所以， 当人体出生以后，染色体端粒就象是一 个伴随着细胞分裂繁殖的“生命之钟”，它历 数着细胞可分裂的次数同时也见证了细胞由旺 盛地生长繁殖到走向衰老死亡的整个生命历 程。”
端粒酶ppt课件
四膜虫： 端粒DNA是由简单重复序列组成的一段核酸。
端粒以GT富集的形式延伸在CA富集链上。G 尾部由于CA富集链的有限降解而产生。
研究发现，端粒DNA序列既有高度的保守性， 如原生动物、真菌、高等植物及高等动物中期 序列都很相似，又具有种属特异性，如四膜虫 重复序列为GGGGTT,草履虫为TTGGGG,人类 和哺乳动物为TTAGGG.
2009年诺贝尔生理学或医学奖
伊丽莎白-布莱克本 卡萝尔-格雷德 杰克-绍斯塔克
端粒与端粒酶是当今生物学研究的热点。
端粒是位于真核细胞染色体末端的核酸－蛋白复 合体,其功能在于维持染色体的稳定性和完整性。
端粒酶是一种核酸核蛋白酶,能以自身的RNA为模 板合成端粒的重复序列,以维持端粒长度的稳定性。
几乎所有生物的端粒 重复序列可以写成： Gn(Ａ/Ｔ)m的形式。
人的端粒重复序列为 TTAGGG
端粒的结构
端粒DNA由两条互相配对的DNA 单链组成, 其 双 链 部 分 通 过 与 端 粒 结 合 蛋 白 质 TRF1 和 TRF2 结合共同组成t环(t loops)。这种t 环特殊 结构可维持染色体末端的稳定,保持染色体及其 内部基因的完整性,从而使遗传物质得以完整复 制。缺少端粒的染色体不能稳定存在。
两名遗传学家Muller和Mcclintock分别在不同的实 验室用不同的生物做实验发现，染色体末端结构对 保持染色体的稳定十分重要，Muller将这一结构命 名为端粒（telomere）,这是由希腊语“末端” （telos）及“部分”（meros）组成的.
直到1985年Greider等从四膜虫中真正证实了端粒 的结构为极简单的6个核苷酸序列的多次重复，以 后又发现了端粒酶(telomerase TRAP-eze) 。
端粒酶专业篇ppt课件
熟的端粒酶。
端粒酶的降解主要通过泛素-蛋 白酶体途径进行，涉及多种E3 泛素连接酶的作用。
泛素化后的端粒酶被蛋白酶体 识别并降解，从而维持细胞内 端粒酶的稳定水平。
04
端粒酶与疾病的关系
端粒酶与肿瘤
肿瘤细胞中端粒酶的异常表达
端粒酶在正常细胞中处于沉默状态，但在肿瘤细胞中异常激活，维持肿瘤细胞的端粒长度 ，促进肿瘤的发生和发展。
神经退行性疾病
端粒酶与神经细胞的衰老和凋亡有关，研究端粒酶在神经退行性疾病中的作用有 望为相关疾病的治疗提供新思路。Βιβλιοθήκη 端粒酶研究面临的挑战与展望
跨学科合作
端粒酶研究涉及生物学、医学、药学等多个领域，需要加强 跨学科合作，共同推进研究进展。
临床转化
端粒酶研究成果向临床应用的转化仍面临诸多挑战，需要加 强基础研究与临床应用的衔接。
端粒酶与肿瘤细胞增殖
端粒酶通过维持端粒长度，使肿瘤细胞获得无限增殖的能力，是肿瘤细胞永生化的关键机 制之一。
端粒酶与肿瘤细胞侵袭和转移
端粒酶的表达水平与肿瘤细胞的侵袭和转移能力密切相关，高表达端粒酶的肿瘤细胞具有 更强的转移能力和更高的恶性程度。
端粒酶与心血管疾病
端粒酶与动脉粥样硬化
端粒酶活性异常增加与动脉粥 样硬化的发生和发展密切相关 ，可能通过影响血管内皮细胞 功能和促进平滑肌细胞增殖等 机制发挥作用。
随着细胞分裂次数的增加，端粒长度逐渐缩短，影响细胞分裂的效率和稳定性。
端粒酶活性与细胞分裂周期密切相关，对细胞生长和增殖具有重要调控作用。
端粒酶与基因表达
端粒酶通过影响端粒的结构和 长度，影响基因的表达和调控。
端粒酶活性与转录因子和染色 质重塑复合物相互作用，调控 基因表达和细胞分化。
端粒酶的降解主要通过泛素-蛋 白酶体途径进行，涉及多种E3 泛素连接酶的作用。
泛素化后的端粒酶被蛋白酶体 识别并降解，从而维持细胞内 端粒酶的稳定水平。
04
端粒酶与疾病的关系
端粒酶与肿瘤
肿瘤细胞中端粒酶的异常表达
端粒酶在正常细胞中处于沉默状态，但在肿瘤细胞中异常激活，维持肿瘤细胞的端粒长度 ，促进肿瘤的发生和发展。
神经退行性疾病
端粒酶与神经细胞的衰老和凋亡有关，研究端粒酶在神经退行性疾病中的作用有 望为相关疾病的治疗提供新思路。Βιβλιοθήκη 端粒酶研究面临的挑战与展望
跨学科合作
端粒酶研究涉及生物学、医学、药学等多个领域，需要加强 跨学科合作，共同推进研究进展。
临床转化
端粒酶研究成果向临床应用的转化仍面临诸多挑战，需要加 强基础研究与临床应用的衔接。
端粒酶与肿瘤细胞增殖
端粒酶通过维持端粒长度，使肿瘤细胞获得无限增殖的能力，是肿瘤细胞永生化的关键机 制之一。
端粒酶与肿瘤细胞侵袭和转移
端粒酶的表达水平与肿瘤细胞的侵袭和转移能力密切相关，高表达端粒酶的肿瘤细胞具有 更强的转移能力和更高的恶性程度。
端粒酶与心血管疾病
端粒酶与动脉粥样硬化
端粒酶活性异常增加与动脉粥 样硬化的发生和发展密切相关 ，可能通过影响血管内皮细胞 功能和促进平滑肌细胞增殖等 机制发挥作用。
随着细胞分裂次数的增加，端粒长度逐渐缩短，影响细胞分裂的效率和稳定性。
端粒酶活性与细胞分裂周期密切相关，对细胞生长和增殖具有重要调控作用。
端粒酶与基因表达
端粒酶通过影响端粒的结构和 长度，影响基因的表达和调控。
端粒酶活性与转录因子和染色 质重塑复合物相互作用，调控 基因表达和细胞分化。
最新review：端粒与端粒酶讲学课件
端粒结合蛋白（那些端粒结合或参与端粒调控的蛋白成分）包括两种： A、保卫蛋白复合体（Sheherin），由端粒重复序列结合因子（TERF1、TERF2), 端粒保卫蛋白1（POT1），TERF1相互作用 核蛋白（TIN2),TIN2相互作用蛋白1 （TINT1）及阻抑和活化蛋白1（Rap1）组成，各分布在染色体端粒上。 B、非保卫蛋白有DNA修复蛋白RADSO,NBSI,Ku86和DNAKsc等，各分布在不局 限的端粒上。
处于合适的长度,从而维持机体正常的发育过程.
——引自高等教育出版社《细胞生物学》P463
端粒酶篇
综述：端粒酶( Telomerase)是一种由RNA 和蛋白质组成的特异核糖核酸蛋白复合体,具有逆 转录的酶活性, 能以自身的RNA 为模板5 ’-CUAACCCUAAC--3’通过逆转录合成端粒重复序列 并连接到染色体末端以补偿细胞分裂时端粒的缩 短,使细胞获得无限增殖能力
补充
(1) 端粒即染色体线状DNA 末端与一些端粒 DNA 结合蛋白构成的结构;
(2) 末端复制问题是调控生物寿命的正常机
制,端粒DNA 的长度是细胞寿命的“计数 器”;
(3) 端粒酶可通过“加尾”的方式补充复制 时丢失的端粒DNA ,延长细胞的寿命;
(4) 一些端粒相关蛋白参与端粒酶或端粒的 调控;
端粒DNA的结构
人们对端粒结构的认识是不断发展的。到目前为止，科学家们一共对其提示 出了两种解释：四联体结构和d-loop-t-loop假说
The classic view
端粒DNA有两条长短不同的DNA链组成。一条富含G，一条富含C。富含G的 那条链5‘→3’指向染色体末端，此链比富含C的链在其3‘末端尾处可多出12~16 个核苷酸长度，即3’悬挂链（3‘overhang strand），一定条件下能形成一个大 的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构，此结构是通过单链之间或单链内对应的残 基之间形成Hoogsteen碱基配对，从而使四段富含G的链旋聚段的四连体DNA。也 有人认为，端粒G链序列可以形成稳定的发卡结构，它和四联体结构都被认为与 DNA保护功能有关。
处于合适的长度,从而维持机体正常的发育过程.
——引自高等教育出版社《细胞生物学》P463
端粒酶篇
综述：端粒酶( Telomerase)是一种由RNA 和蛋白质组成的特异核糖核酸蛋白复合体,具有逆 转录的酶活性, 能以自身的RNA 为模板5 ’-CUAACCCUAAC--3’通过逆转录合成端粒重复序列 并连接到染色体末端以补偿细胞分裂时端粒的缩 短,使细胞获得无限增殖能力
补充
(1) 端粒即染色体线状DNA 末端与一些端粒 DNA 结合蛋白构成的结构;
(2) 末端复制问题是调控生物寿命的正常机
制,端粒DNA 的长度是细胞寿命的“计数 器”;
(3) 端粒酶可通过“加尾”的方式补充复制 时丢失的端粒DNA ,延长细胞的寿命;
(4) 一些端粒相关蛋白参与端粒酶或端粒的 调控;
端粒DNA的结构
人们对端粒结构的认识是不断发展的。到目前为止，科学家们一共对其提示 出了两种解释：四联体结构和d-loop-t-loop假说
The classic view
端粒DNA有两条长短不同的DNA链组成。一条富含G，一条富含C。富含G的 那条链5‘→3’指向染色体末端，此链比富含C的链在其3‘末端尾处可多出12~16 个核苷酸长度，即3’悬挂链（3‘overhang strand），一定条件下能形成一个大 的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构，此结构是通过单链之间或单链内对应的残 基之间形成Hoogsteen碱基配对，从而使四段富含G的链旋聚段的四连体DNA。也 有人认为，端粒G链序列可以形成稳定的发卡结构，它和四联体结构都被认为与 DNA保护功能有关。
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克隆动物端粒长度的研究
体细胞核移植作为一种有效的无性生殖手段， 在基础研究、组织再生和挽救濒危动物方面有着 巨大的应用力，因此越来越多的受到人们的关注。 目前，在克隆动物端粒长度的研究中，研究 者们比较感兴趣的问题主要有：1、体细胞核移植 生产的克隆动物分娩常会出现各种缺陷，这是否 与端粒长度变化造成发育畸形、 衰老和疾病有关？ 2、克隆动物的端粒在重构胚(胚胎早期)是否或如 何被修复； 3、端粒长度是否会恢复到正常。
五、端粒与端粒酶的研究现状
端粒检测
Telome Health公司 由端粒研究先驱卡尔 文· B· 哈利（Calvin B. Harley）与伊丽莎白· 布 莱克本 ( Elizabeth H. Blackburn)于2010年1月 共同创立。 Life Length公司 由西班牙国立研究中心端粒 与端粒酶研究的负责人玛利亚· A· 布拉斯科 （Maria A. Blasco）在2010年9月创立。
端粒的位置
一、端粒与端粒酶的发现
• 1978 年伊丽莎白通过体外 DNA 复制实验，推断出模 式生物四膜虫（Tetrahymena thermophila）的端粒中 含有许多重复的 5’- CCCCAA- 3’六碱基序列，首次 阐明了四膜虫的端粒结构。同时，杰克· 绍斯塔克正 试图在酵母中建构人工线性染色体，希望它能够像自 然染色体一样在细胞中复制。但他构建的人工染色体 转化入细胞后总是很快降解。 • 1980年，当伊丽莎白报道她关于端粒DNA的发现时， 引起了杰克的极大兴趣。于是二人合作将新发现的四 膜虫端粒序列和人工染色体连接到一起，而后导入酵 母细胞。奇迹出现了，人工染色体不再降解，可以在 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。
五、端粒与端粒酶的研究现状
2、端粒延伸替代机制（alternative lengthening of telomeres， ALT） 目前关于ALT 的分子机理还没有完全弄清 楚， 它有可能是通过滚环复制、 T-loop介导延 伸和端粒重复片段之间的同源重组机制来延长 端粒的长度。
五、端粒与端粒酶的研究现状
五、端粒与端粒酶的研究现状
G-四联体的形成使得端粒酶不能与端粒很好的结 合，也就失去了其延长端粒的作用。而且这类药 物不仅能作用于端粒酶阳性的细胞，而且对 ALT 细胞也能产生作用。因此，设计一种能够促进 G四联体的形成或者稳定G-四联体结构的化合物， 将是肿瘤治疗研究的方向之一。 这类药物的主要问题是安全 性：活性的G-四联体稳定剂可 以影响正常细胞的端粒结构以 及基因组中富含鸟嘌呤G的区域 的稳定性。
1984年，卡罗尔作为博士研究生进入伊丽 莎白实验室， 开始了端粒末端合成机制的 研究工作。 她们假设端粒是由某种酶合成 ， 那么在 细胞裂解液里应该有这种酶的存在， 如果 使用四膜虫细胞裂解液在体外能检测到端 粒序列的复制和延伸， 那无疑证实这种 “ 酶” 的存在。
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。
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。
一、端粒与端粒酶的发现
一、端粒与端粒酶的发现
Elizabeth H. Blackburn Carol W. Greider
Jack W. Szostak
伊丽莎白· 布莱克本
美国加利福尼亚 旧金山大学
卡罗尔· 格雷德
美国巴尔的摩约 翰· 霍普金斯医学院
杰克· 绍斯塔克
美国哈佛医学院
主要内容
端粒与端粒酶的发现 端粒的结构与功能 端粒酶的结构与功能 端粒及端粒酶与衰老、癌症的关系 端粒与端粒酶的研究现状 影响端粒长度的因素
三、 端粒酶的结构与功能
端粒酶(又称端粒体酶)是由端粒酶RNA 组 分和蛋白质组分共同构成的核糖核蛋白复 合物，这个酶复合物中的RNA是模板， 其上含有引物特异识别位点，而蛋白质成 分则具有催化活性。
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)。 其中，TERT是端粒酶的催化亚基，也是决 定端粒酶活性的关键因素，其表达水平的高低与 端粒酶活性呈平行关系。研究发现，TR和TP1在 正常组织中有广泛表达，而TERT只在肿瘤组织 及某些高增殖组织中表达，并决定着这些组织的 端粒酶活性；正常组织缺乏TERT表达，因而没 有端粒酶活性。
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。
实验结果证明，端粒 DNA的延伸是通过“ 酶” 来完成的，且这种酶的活性不依赖于DNA模板。 这种酶后来被命名为“端粒酶” （telomerase）。
长寿梦想的“天梯”
——端粒与端粒酶
主讲人：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
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)。
五、端粒与端粒酶的研究现状
端粒酶抑制剂研究
1、核苷类逆转录酶抑制剂(ddG和 AZT等)
抑制机制：竞争性抑制作用
五、端粒与端粒酶的研究现状
2、非核苷类小分子抑制剂
这类小分子主要是与端粒酶的催化亚基端 粒酶逆转录酶 TERT相互作用，如MKT077和 BIBR1532。
五、端粒与端粒酶的研究现状
四、端粒及端粒酶与衰老、癌症的 关系
如果细胞被病毒感染，或者某些抑癌基因如p53等 的突变，细胞可越过M1期而继续分裂，端粒继续 缩短，最终达到一个关键阈值，细胞进入第二致 死期M2，这时染色体可能出现形态异常，大多数 细胞由于端粒太短而失去功能，从而导致细胞死 亡。但极少数细胞能在此阶段进一步激活端粒酶， 使端粒功能得以恢复，并维持染色体的稳定性， 从而避免死亡，导致细胞永生化甚至癌变。
三、端粒酶的结构与功能
近年来有证据表明，端粒酶除有端粒保护作用 外，还有促进细胞生存和抵抗应激的非端粒保 护作用，主要表现为保护线粒体功能、调节细 胞Ca2+内流、参与细胞因子调节、参与细胞信 号转导及相关基因表达。
四、端粒及端粒酶与衰老、癌症的 关系
目前认为，细胞的衰老是由于端粒的丢失引起的， 而端粒的丢失又与端粒酶的活性有关。人类细胞 内端粒酶活性的缺失导致了端粒缩短，每次丢失 50～200个碱基，这种缩短使得端粒最终不能被细 胞识别。端粒一旦短于“关键长度”，就很有可 能导致染色体双链的断裂，并激活细胞自身的检 验系统，从而使细胞进入 M1 期死亡状态。当几 千个碱基的端粒DNA丢失后，细胞就会停止分裂 而进入衰老状态。
3、寡核苷酸类端粒酶抑制剂 寡核苷酸类药物主要是利用反义技术对 TR进行抑制。如GRN163及其类似物 GRN163L。 此类药物用于肿瘤治疗有两个问题需要解 决 ： 吸收度差及体内稳定性差。
五、端粒与端粒酶的研究现状
4、G-四联体稳定剂( G-Quadruplex Stabilizers)
G-四联体是由若干个平面G 四分体结构堆积而成的。 右图是由四个鸟嘌呤通过氢 键作用连接而成的G四分体 结构。
Fig. Telomere, telomerase and cellular lifespan
五、端粒与端粒酶的研究现状
端粒维持机制研究
1、端粒酶机制 端粒酶在生殖细胞、早期胚胎发育、干细 胞和许多癌症细胞中有很高的活性。而在人的 正常体细胞中，由于端粒酶活性很低或处于无 法检测的水平，端粒的缩短无法得到弥补， 最终会产生细胞融合导致细胞死亡。
三、端粒酶的结构与功能
• 端粒酶的重要功能是通过识别并结合富含 胞嘧啶C的端粒末端，以自身RNA为模板合 成端粒的DNA重复序列，从而阻止随着 DNA复制和细胞分裂所造成的端粒的不断 缩短， 进而稳定染色体的长度，避免细胞 因端粒丢失所导致的凋亡。因此，端粒酶 在细胞永生化和肿瘤发生中起着重要作用。
一、端粒与端粒酶的发现
1985年，卡罗尔和伊丽莎白在四膜虫细 胞核提取物中首先发现并纯化了端粒酶。 之后 ，耶鲁大学 Morin于 1989年在人宫 颈癌细胞中也发现了人体端粒酶。
二、端粒的结构与功能
• 端粒 (telomere)也称端区，是真核生物线性染色体的 天然两末端，呈膨大粒状，由染色体末端DNA重复 片断（富含G、C）与蛋白质组成（端粒结合蛋白和 端粒相关蛋白）。 • 端粒既有高度的保守性，又有种属特异性。 哺乳动 物端粒的重复序列为( TTAGGG／AATCCC) ， 其 中G链3’端是一段单链的悬突(overhang) 。电镜观察 发现， 端粒结构是一个双环结构， 由T环(T-loop， 端粒环) 和D环(D-loop，替代环) 构成， T环在染色 体末端形成一个帽子结构 ，可防止核酶以及连接酶 作用于端粒。同时， T环结构在端粒长度的维持机 制中起重要作用。