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什么是端粒酶

2012-04-26  宝宝收藏室

端粒DNA功能和端粒酶功能及生物特性

功能及生物特性

  端粒(Telomere)是真核细胞染色体末端的特殊结构。人端粒是由6个碱基重复序列(TTAGGG)和结合蛋白组成。端粒有重要的生物学功能,可稳定染色体的功能,防止染色体DNA降解、末端融合,保护染色体结构基因DNA,调节正常细胞生长。正常细胞由于线性DNA复制5'末端消失,随体细胞不断增殖,端粒逐渐缩短,当细胞端粒缩至一定程度,细胞停止分裂,处于静止状态。故有人称端粒为正常细胞的“分裂钟” (Mistosis clock) ,端粒长短和稳定性决定了细胞寿命,并与细胞衰老和癌变密切相关。端粒酶(Telomerase)是使端粒延伸的反转录DNA合成酶。是个由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其RNA组分为模板,蛋白组分具有催化活性,以端粒3'末端为引物,合成端粒重复序列。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到,其功能是合成染色体末端的端粒,使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿,进而稳定端粒长度。主要特征是用它自身携带的RNA作模板,以dNTP为原料,通过逆转录催化合成模板链5'端DNA片段或外加重复单位。 

  端粒酶在细胞中的主要生物学功能是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA来稳定染色体端粒DNA的长度。近年有关端粒酶与肿瘤关系的研究进展表明,在肿瘤细胞中端粒酶还参与了对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控过程。与端粒酶的多重生物学活性相对应,肿瘤细胞中也存在复杂的端粒酶调控网络。通过蛋白质-蛋白质相互作用在翻译后水平对端粒酶活性及功能进行调控,则是目前研究端粒酶调控机制的热点之一。

功能附加说明以及合成

  端粒酶-端粒和端粒酶的功能附加说明以及合成
 
                               
                                           绝大多数成体细胞缺乏端粒酶 
 
     端粒的存在是为了维持染色体的稳定。没有端粒,则末端暴露,易被外切酶水解。而报道说端粒与生命长短有关,这只是个说法,还没成定论。 端粒不是用DNA聚合酶来合成的,是用端粒酶来合成的。端粒酶中含有RNA模板,用来合成端粒。

 

关于细胞衰老分子机制的主流假说

  其中一个就是端粒酶。但是98年就证明了二倍体叙利亚仓树胚细胞在复制分裂的各阶段始终表达端粒酶,但是仍然衰老。而剔除端粒酶基因的小鼠尚未观测到相应的表型的变化。所以端粒钟学说并不完全正确。

  1、氧化性损伤。来自自由基的积累。 

  2、RDNA。染色体复制时可能出现错配膨起染色体外RDNA环,叫ERC。它的积累导致细胞衰老,并伴随核仁的裂解。

  3、沉默信息调节蛋白复合物。它可以阻止它所在位点的DNA转录。 

  4、SGS1基因和WRN基因。这是两个同源的基因,对于保证细胞正常生命周期是必须的,但是容易突变导致早老症。

  5、发育程序。 

  6、线粒体DNA。随着时间的推移,线粒体DNA的突变是相当显著的。

  7、生命是最最神奇的魔法。细胞里的行动是复杂而精确的,往往是外来刺激导致蛋白质磷酸化,一级一级地传递,激活一定基因,开始转录翻译出平时不存在的蛋白质,这蛋白质再引起接下来的一系列级联反应。要推翻自然的规律,解决一个酶的问题,无异于杯水车薪。

  可是即使假设人体具有了端粒酶,长生也是个值得打上问号的问题。因为端粒酶仅仅解决了复制长度的问题,并不能解决DNA复制时的变异问题,当然这有专门的机构来负责。可是这也说明,长生并非如想像中那么简单,不单单一个端粒酶就能解决。

注意

  值得注意的是,恶性肿瘤细胞具有高活性的端粒酶(它能维持癌细胞端粒的长度,使其无限制扩增.关于癌细胞如何获得永生,1991年Ha rley提出端粒-端粒酶假说.认为正常细胞衰亡要经过第一致死期M1期(MortalityStage1)和第二期M2期(MortalityStage2)两个阶段。即在细胞有丝分裂的过程中端粒DNA不断丢失而使端粒缩短,当端粒缩短到一定长度(2kb~4kb)时,染色体的稳定性遭到破坏,细胞出现衰老的表现,细胞进入第一致死期M1期。此时细胞不再分裂,而是退出细胞周期而老化并死亡。如果此时细胞已被病毒转染(SV40,HPV),癌基因激活或抑癌基因(P53,Rb)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。多数细胞由于端粒太短而失去功能并死亡,只有少数细胞的端粒细胞的端粒酶被激活,修复和维持端粒的长度,使细胞逃避M2期,而获得永生.),这也是当代科研领域的热门研究话题.1995年Hiyama等人[8]在对100例成纤维神经细胞瘤的研究中证实,有端粒酶活性表达的肿瘤组织占94%,端粒酶活性越高的组织越容易伴有其它遗传学变化,并且预后不良;而低端粒酶活性的肿瘤组织中未见有相应的变化且都预后良好,甚至有3处于IVS阶段的无端粒酶活性的病例竟出现了肿瘤消退的现象。这似乎说明端粒酶同癌症之间存在着相关性,但是否因果关系,还很难定论.

端粒DNA

  端粒DNA包括非特异性DNA和由高度重复序列组成的特异DNA序列.通常是由富含鸟嘌呤核苷酸(G)的短的串联重复序列组成,伸展到染色体的3'端.人工合成四膜虫端粒的重复DNA片段(TTGGGG)4端.人和小鼠的端粒DNA重序列为TTGGG.人类端粒的长度约为15Kb碱基。由于dsDNA存在末端复制问题,故 细胞 每分裂一次约丢失一个岗崎片断长度的DNA,即25~100对碱基.端粒酶将自身RNA模板合成的DNA重复序列加在后随链亲链的3’端,然后再以延长了的亲链为模板,由DNA聚合酶合成子链,但是由于复制机制的不完整性(或者这不完整性是进化保留的?由此机制来保证细胞的定期衰老和死亡?).端粒还是以一定的速度丢失.端粒酶是一种核蛋白(RNP)主要由RNA和蛋白质组成。端粒酶是端粒复制所必须的一种特殊的DNA聚合酶.目前不少生物的端粒酶RNA已被克隆,但不同种属之间的核苷酸序列差别很大。四膜虫的端粒酶RNA模式板长160~200个核苷酸,编码1.5拷贝的端粒重复序列。其43~51位序列为CAACCCCAA刚好编码一个GGGGTT。鼠同人的端粒酶RNA基因有65%的相同,模板为 8-9个核苷酸序列,人的端粒酶RNA(hTR)由450个核苷酸组。模板区为CUAACCCUAAC(5’-3’向.Shippen-Lentz(1990年)克隆了游仆虫属的端粒酶RNA序列,其中包括5`-CAAAACCCCAAA-3`模板序列。该模板亦与基端粒重复序列(TTTTGGGG)n以碱基互补方式合成RNA序列。研究还认为,端粒酶RNA中的模板每次与1.5(TTTTGGGG)重复序列互补,然后通过模板的滑动,再进行下一次合成。
 
相关信息: 端粒酶能使人
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