端粒端粒酶和肿瘤课件
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端粒、端粒酶与肿瘤
端粒、端粒酶与肿瘤端粒(即染色体末端)的发现已有很长的历史，但对其结构、功能、合成及其重要意义的认识，近年来有了很大进展。
本文就端粒、端粒酶的研究进展以及他们与肿瘤的关系综述如下。
一、端粒(一)端粒的结构端粒是位于染色体3′末端的一段富含G的DNA重复序列，端粒和端粒结合蛋白组成核蛋白复合物，广泛存在于真核生物细胞中，具有特殊的功能。
不同种类细胞的端粒重复单位不同，大多数长5～8bp，由这些重复单位组成的端粒，突出于其互补链12～16个核苷酸内［1］。
人类端粒由5′TTAGGG3′的重复单位构成，长度在5～15kb范围［1，2］。
与端粒特异性结合的是端粒结合蛋白，迄今为止，只在少数生物中确定了端粒结合蛋白的结构及表达基因，然而端粒结构与功能的保守性说明，这些端粒结合蛋白的特性可能普遍适用于其他真核生物。
hng等［3］在人类细胞中发现了一种端粒结合蛋白，但人类染色体末端的DNA-蛋白复合体的结构还不清楚。
(二)端粒的功能端粒高度的保守性说明，端粒具有非常重要的作用。
其主要功能包括：1.保护染色体末端：真核生物的端粒DNA-蛋白复合物，如帽子一般，保护染色体末端免于被化学修饰或被核酶降解，同时可能还有防止端粒酶对端粒进行进一步延伸的作用［1］。
改变端粒酶的模板序列将导致端粒的改变，从而诱导细胞衰老和死亡［4］。
2.防止染色体复制时末端丧失：细胞分裂、染色体进行半保存复制时，存在染色体末端丧失的问题［5］。
随着细胞的不断分裂，DNA丧失过多，将导致染色体断端彼此发生融合，形成双中心染色体、环状染色体或其他不稳定形式。
端粒的存在可以起到缓冲保护的作用，从而防止染色体在复制过程中发生丧失或形成不稳定结构［1］。
3.决定细胞的寿命：染色体复制的上述特点决定了细胞分裂的次数是有限的，端粒的长度决定了细胞的寿命，故而被称为“生命的时钟〞［6］。
4.固定染色体位置：染色体的末端位于细胞核边缘，人类端粒DNA和核基质中的蛋白相互作用，以′TTAGGG′结构附着于细胞核基质(包括nulearenvelpe和internalprtEin)［3］。
第八讲 端粒和端粒酶
⑶ 芽殖酵母蛋白Est1p 和Est3p 这两个蛋白与体内端 粒酶的功能有关。Est1p 足以使端粒延长。但是,在无 Est1p存在的情况下Est2p-Cdc13pDBD融合也足以维持端 粒长度。
2008年美国科学家利用X射线结晶学方法，揭示 了端粒酶（Telomerase）关键部位的三维结构图
端粒酶结构示意图。蛋白质（绿色） 与RNA（浅褐色）及DNA（紫色） 联合在一起。
第八讲 端粒与端粒酶
沈晗
一、端粒概念的提出
线性DNA复制过程中会出现一个问题，复制结束时，随从链的5’ 末端的RNA引物会被细胞中的RNA酶所降解，因为缺乏3’-OH， 缺口不能被补上，所以每复制一轮，RNA引物降解后新生成的5’ 末端都将缩短一个RNA引物的长度 ，尽管这个引物不长，但是细 胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短， 最终就会消失 ！
真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短，这个缩 短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分裂进一步 缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，直 至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞出生到 衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定有其它机制 保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦如此。
荧光原位杂交显示端粒和端粒 DNA序列
电镜下的端粒T环结构
大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串 联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤，人类及其它脊椎 动物染色体端粒的结构是5′TTAGGG3′的重复序列, 长 约15kb。体细胞的端粒有限长度大多数明显短于生殖 细胞，青年人的TRFs又显著长于年长者，提示TRFs随 着细胞分裂或衰老，在不断变短，主要是由于DNA聚 合酶不能完成复制成线性DNA末端所致。
1984年，布莱克本的实验室发现酵母的端粒序列是由 不太规则的TG1-3/C1-3A重复序列组成的。
2008年美国科学家利用X射线结晶学方法，揭示 了端粒酶（Telomerase）关键部位的三维结构图
端粒酶结构示意图。蛋白质（绿色） 与RNA（浅褐色）及DNA（紫色） 联合在一起。
第八讲 端粒与端粒酶
沈晗
一、端粒概念的提出
线性DNA复制过程中会出现一个问题，复制结束时，随从链的5’ 末端的RNA引物会被细胞中的RNA酶所降解，因为缺乏3’-OH， 缺口不能被补上，所以每复制一轮，RNA引物降解后新生成的5’ 末端都将缩短一个RNA引物的长度 ，尽管这个引物不长，但是细 胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短， 最终就会消失 ！
真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短，这个缩 短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分裂进一步 缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，直 至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞出生到 衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定有其它机制 保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦如此。
荧光原位杂交显示端粒和端粒 DNA序列
电镜下的端粒T环结构
大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串 联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤，人类及其它脊椎 动物染色体端粒的结构是5′TTAGGG3′的重复序列, 长 约15kb。体细胞的端粒有限长度大多数明显短于生殖 细胞，青年人的TRFs又显著长于年长者，提示TRFs随 着细胞分裂或衰老，在不断变短，主要是由于DNA聚 合酶不能完成复制成线性DNA末端所致。
1984年，布莱克本的实验室发现酵母的端粒序列是由 不太规则的TG1-3/C1-3A重复序列组成的。
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
端粒和端粒酶培训课件
端粒
重复的CCCCAA链 3‘
重复的GGGGTT链
5‘
5’-CCCCAAOHCCCAACCCCAACCCCAAOHCCCAA-----3’
3’-GGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT------5’
端粒末端回折结构
端粒和端粒酶
11
二、端粒酶的结构与功能
在端粒被发现以前，人们就推测生殖细胞之所 以能世代相传，其中可能存在一种维持端粒长度的 特殊机制，体细胞可能正是由于缺乏这种机制，它 的染色体末端才面临着致死性缺失（deletion）的危 险。因此在正常人体细胞间永生化细胞 （immortalized cells）及肿瘤细胞的转化过程中可 能也存在着与生殖细胞类似的机制。这些细胞怎样 保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢？科学 家们发现端粒确实随着每次分裂而缩短，但也会被 新合成的端粒片断再延长。科学家们怀疑，可能尚 有末被发现的酶，该酶具有标准的DNA多聚酶所不 具备的功能，能使已缩短的端粒延长，使科学家们 兴奋的是到1984年首先在四膜虫中证实了这种能使 端粒延长的酶—端粒酶的存在。
端粒和端粒酶
12
㈠ 端粒酶的结构
端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由RNA 和 结合的蛋白质组成,是RNA依赖的DNA 聚合酶。它是一种 特殊的能合成端粒DNA的酶,通过明显的模板依赖方式每 次添加一个核苷酸。
端粒酶实质上是一种特殊的逆转录酶
端粒酶RNA(hTR)
端粒酶逆转录酶（TERT）
端粒酶结合蛋白（TEP）
缩短，这个缩短的端粒再传给子细胞后， 随细胞的再次分裂进一步缩短。随着每次 细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，直至细 胞衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞 出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分 裂后定有其它机制保持单细胞生物传代存 活，生殖细胞亦如此。
端粒与端粒酶PPT2.
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。
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) 。
医学检验·检查项目：端粒酶_课件模板
医学检验·各论 端粒酶
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简介：
端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的 特殊反转录酶，与真核生物细胞DNA末端 的端粒(一段特定的核苷酸序列及结构)的 合成有关。正常体细胞的端粒长度是随着 细胞的分裂逐渐缩短的，端粒酶活性增强， 可维持端粒的长度不缩短，使细胞永久增 殖而癌变。故端粒酶检测及其抑制剂可用 于肿瘤诊断和治疗。
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相关检查：
癌抗原15-3（CA15-3）、癌抗原50 （CA50）、癌抗原125（CA125）、鳞状上 皮细胞癌抗原SCC）、肝癌铁蛋白、鳞 状上皮细胞癌抗原。
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相关症状： 脾肿大、腹部肿块、肌性肌无力、急性呼 吸窘迫综合征、腹水、腹痛。
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临床意义：
适应于各类肿瘤性疾病的诊断和鉴别 诊断。 升高：肝癌(93.88OD/30μg蛋白 质)、癌周围组织(24.09OD/30μg蛋白质)。 小细胞肺癌早期即有端粒酶活性升高，非 小细胞肺癌多于中晚期出现活性改变。
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正常值： 阴性。
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相关疾病：
胃肠道癌转移卵巢、卵巢恶性腹膜间皮瘤、 卵巢小细胞癌、乳腺癌、原发性肝癌、宫 颈癌、卵巢癌、直肠癌、中耳癌、鼻咽癌、 软腭癌、鳞状细胞癌、肺癌。
谢谢！
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端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的 特殊反转录酶，与真核生物细胞DNA末端 的端粒(一段特定的核苷酸序列及结构)的 合成有关。正常体细胞的端粒长度是随着 细胞的分裂逐渐缩短的，端粒酶活性增强， 可维持端粒的长度不缩短，使细胞永久增 殖而癌变。故端粒酶检测及其抑制剂可用 于肿瘤诊断和治疗。
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适应于各类肿瘤性疾病的诊断和鉴别 诊断。 升高：肝癌(93.88OD/30μg蛋白 质)、癌周围组织(24.09OD/30μg蛋白质)。 小细胞肺癌早期即有端粒酶活性升高，非 小细胞肺癌多于中晚期出现活性改变。
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正常值： 阴性。
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肿瘤中的端粒和端粒酶
Ｔ Ｎ 、Ｒ Ｐ 、Ｔ Ｆ 和 Ｔ Ｆ Ｉ２ Ａ Ｉ Ｒ Ｉ Ｒ ２等端粒蛋 白进行调控 。
述研 究 中， 已经确 立 了端 粒维护 在转入 阶段 的重要 地位 。 通过 对 端粒 酶和 Ｐ ３研 究 和分 析 ，也拓 宽 了端 粒功 能 紊 ５
乱对 肿瘤 起源 影 响研 究的 领域 。虽 然 已经 有证 据表 明小 鼠上 皮细 胞癌 变与 端粒 功 能紊 乱有 关 ，但 是 并 没有 直观
种核 蛋 白结构 ，在每一 次 Ｄ Ａ复制 时都通过 自身磨损 从 Ｎ
是由Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ含量 水平决定 的。在 小 鼠组 织中也仅在 造血干 ５ 端粒 酶对端 粒酶 敲除小 鼠细胞 功能 的影响 在 对 端 粒
需 的 。敲 除端 粒酶 后 的小 鼠，仍 然能够 正常 生存 。
６ 端 粒 、５ Ｐ ３信 号 通 道 和 衰 老 端 粒 缩 短 能 够 促 使 细 胞 和
Ｉ ，Ｉ＾ －
Ｊ ｌ 阿 ■
肿 瘤 中 的 端 粒 和 端 粒 酶
王 晓峰 ，汉丽梅 ¨ ，孙 娜 ，高志 峰 。
（． 阳农 业 大学 ，辽 宁 １沈
沈 阳 １ ０６； １８６ 沈 阳 １０ ； １１４ ６
沈 阳 １０６） １１４
在早 期对 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和 端
４ 人和 小 鼠组 织 中端粒 酶 的表达
粒酶 的研 究 中发现 ，在人 正常 的体 细胞 中并没 有 获得表 达或 是活 性 ，只有 在 生殖 细胞和 肿瘤 细 胞才 有 很 高的表 达和 活 性 。利用 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ绿色 荧 光 蛋 白技术 发 现 ，其 活性
因产 生局 部 的修饰 和 置换 。端粒 学说 的形 成 ，对解 答肿
究 中得到 了广泛 的关注 。 ３ 肿瘤细 胞 中的端粒酶 结构和 端粒酶转 运 端粒 酶 的 本 质是 一种 核糖 核 蛋 白酶 ，其 催化 部 分 由 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和端 粒 进行 复制 。在 其 转 运 过 程 中还 需 要 一种 特 殊 结 合 蛋 白
述研 究 中， 已经确 立 了端 粒维护 在转入 阶段 的重要 地位 。 通过 对 端粒 酶和 Ｐ ３研 究 和分 析 ，也拓 宽 了端 粒功 能 紊 ５
乱对 肿瘤 起源 影 响研 究的 领域 。虽 然 已经 有证 据表 明小 鼠上 皮细 胞癌 变与 端粒 功 能紊 乱有 关 ，但 是 并 没有 直观
种核 蛋 白结构 ，在每一 次 Ｄ Ａ复制 时都通过 自身磨损 从 Ｎ
是由Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ含量 水平决定 的。在 小 鼠组 织中也仅在 造血干 ５ 端粒 酶对端 粒酶 敲除小 鼠细胞 功能 的影响 在 对 端 粒
需 的 。敲 除端 粒酶 后 的小 鼠，仍 然能够 正常 生存 。
６ 端 粒 、５ Ｐ ３信 号 通 道 和 衰 老 端 粒 缩 短 能 够 促 使 细 胞 和
Ｉ ，Ｉ＾ －
Ｊ ｌ 阿 ■
肿 瘤 中 的 端 粒 和 端 粒 酶
王 晓峰 ，汉丽梅 ¨ ，孙 娜 ，高志 峰 。
（． 阳农 业 大学 ，辽 宁 １沈
沈 阳 １ ０６； １８６ 沈 阳 １０ ； １１４ ６
沈 阳 １０６） １１４
在早 期对 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和 端
４ 人和 小 鼠组 织 中端粒 酶 的表达
粒酶 的研 究 中发现 ，在人 正常 的体 细胞 中并没 有 获得表 达或 是活 性 ，只有 在 生殖 细胞和 肿瘤 细 胞才 有 很 高的表 达和 活 性 。利用 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ绿色 荧 光 蛋 白技术 发 现 ，其 活性
因产 生局 部 的修饰 和 置换 。端粒 学说 的形 成 ，对解 答肿
究 中得到 了广泛 的关注 。 ３ 肿瘤细 胞 中的端粒酶 结构和 端粒酶转 运 端粒 酶 的 本 质是 一种 核糖 核 蛋 白酶 ，其 催化 部 分 由 Ｔ Ｒ Ｅ Ｔ和端 粒 进行 复制 。在 其 转 运 过 程 中还 需 要 一种 特 殊 结 合 蛋 白