关于端粒酶文献综述

1、关于端粒酶及其与肿瘤关系的文献综述孙建平指导教师：张宏梅（广东工业大学轻工化工学院生物化工专业，广州，510006）摘要：本文介绍了端粒和端粒酶的结构、特点和功能，回忆了近十几年来在端粒酶上的一些研究功效。着重介绍了端粒酶与肿瘤的发生的关系，和它在肿瘤的检测和医治方面的应用。关键字：端粒酶肿瘤检测 医治20 世纪 30 年代 muller 发觉了维持染色体稳固的端粒结构，1985 年 greider 和 blackbum 在四膜虫细胞提取物中发觉了端粒酶，并证明端粒酶具有维持端粒长度的功能。1989 年 morin 等人在宫颈癌的 hela 细胞发觉活化的人端粒酶，从此对端粒酶的研究便不断深切

2、，本文对端粒酶的研究进展综述如下。1. 端粒与端粒酶端粒是muller于 1938 年第一次发觉这一结构并将其命名为端粒1（telomers） 。它是真核细胞染色体结尾由重复dna序列和蛋白质的复合物，是维持染色体完整和稳固性的重要结构。端粒dna是由两条不同的dna链组成， 富含 g的那条链5-3 指向染色体结尾，次链比富含c的链在其3结尾尾处可多处1216 个核苷酸的长度2。不同物种端粒的重复序列和长度不一样，但每种生物体都有其特定的序列和平均长度。人类端粒的重复序列是5-ttaggg-3 , 其长度为 515kb3，生物学功能是避免染色体讲解、结尾融合、非正常重组和染色体缺失。端粒的长度

3、反映着细胞复制史及复制潜能，正常体细胞由于结尾复制进程，端粒随细胞割裂而进行缩短，这种分子侵蚀作用使得细胞的割裂次数有了生理限制，从而限制了体细胞的寿命4，因此端粒被称作细胞寿命的“有丝割裂钟” 。端粒酶于1984 年由 ssampay等发觉， 它是由端粒酶rna链和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，直接参与端粒的形成，是一种能将真核生物染色体结尾dna加以延长的核酸蛋白复合物。目前以为人端粒酶结构上要紧包括三种成份：端粒rna成份（ human telomerase rnacomponent ，htr） 、端粒酶催化亚单位（ human telomerase reverse transciptase

4、 ，htert）和端粒酶相关蛋白（tep/tlp 一、 tp1） 。在体外，仅有htr 与 htert 两种成份就能够表达出完整端粒酶的活性5。端粒酶能够以自身的rna为模板逆转录合成端粒dna重复序列并添加到端粒结尾，以维持端粒长度，维持染色体的相对恒定6。端粒酶对端粒的延伸是精准调控的进程，是各个亚单位彼此和谐的结果6。第一，端粒酶反转录酶被激活，进而催化激活端粒酶；而后，端粒酶通过结合蛋白结合在 dna的 tg引物及端粒酶rna模板上， 使端粒引物结尾位于端粒酶rna模板区的起始端，然后开始合成端粒dna ，进行到模板区的结尾时，沿长的dna结尾与 rna模板配对解开，但脱落的端粒仍然结

5、合在端粒酶结合蛋白上，其结尾又结合在端粒酶rna模板区的起始位，如此反复合成端粒，直到端粒达到必然长度后终止。端粒酶不只是专一地合成端粒重复序列，已经有一些实验正式其具有其他功能如抗细胞凋亡、dna修复等7-10。2. 端粒酶与肿瘤的发生自 1994年， kim11开始应用一种灵敏的基于pcr 的端粒酶检测方式trap法来探测人体组织中的端粒酶活性后，研究发觉，90 的恶性肿瘤组织中都存在端粒酶活性，在常见恶性肿瘤细胞中端粒酶活化的阳性检出率别离为：胃癌85、肺癌、肝癌85、乳腺癌 85、肾癌 71、胰腺癌 95等12-14, 相反绝大多数正常细胞和组织只展现了极低的或无端粒酶活性15。由此可

6、见端粒酶基因的异样激活是绝大多数恶性肿瘤发生的一起途径，缘故之一确实是它排除因端粒的缩短对肿瘤进展的抑制作用。因此，说明端粒酶在正常体细胞中抑制而癌变进程中被激活的调控机制关于肿瘤的诊断和医治具有十分重要的意义16。其中一个机制可能与p53有关。 p53功能丧失或突变是大多数人类癌变的特点，大约 50% 的乳腺癌和40% 60% 的大肠癌发觉有p53基因缺失。在缺失端粒酶的裸鼠中，端粒的功能失调和p53的丢失，造成裸鼠细胞有亲癌性和癌症的早发性17。可见， 端粒酶在肿瘤发生进展进程中的作用，与p53有必然的关系，尤其是与p53是不是发生突变有关。另外也有一些研究以为，htert存在 c-myc

7、基因的作用位点， 端粒酶的活性受c-myc的阻碍。c-myc基因是 myc基因家族的重要组成成员之一，定位于8q24，是使细胞无穷增殖、获永生功能、增进细胞割裂的基因，与多种肿瘤发生进展有关18。但是， 端粒酶的表达并非是肿瘤发生的动因。尽管人类肿瘤细胞中普遍存在较高的端粒酶活性，乃至在一些肿瘤中端粒酶活性高低与恶性程度一致，但端粒酶自身并无能力引发肿瘤19。敲除 hterc基因的小鼠，其成纤维细胞形成肿瘤的能力取决于癌基因如ras或t抗原的转化，而与端粒酶的活性无明显关系20。但要维持肿瘤的发生、进展及恶化性转化，就需要更高的端粒酶水平来更有效的维持端粒的长度，这往往要求端粒酶的从头激活。3

8、. 端粒酶与肿瘤的诊断绝大多数人类肿瘤细胞中均有端粒酶的表达，正常人体细胞无端粒酶活性或htert 表达， 但一些更新组织的增值细胞，如：生殖细胞、活动期淋巴细胞、造血干细胞和表皮基地细胞等除外。因此很多学者以为通过相关组织端粒酶活性的检测有助于肿瘤的诊断21。他们前后通过相关实验证明端粒酶活性的检测可用于小肝癌22，卵巢癌23，膀胱癌24和胰腺癌、肺癌和食道癌等的检测。据报导，利用实时定量pcr技术、细针吸收等方式与传统的trap 相结合检测端粒酶，其结果在灵敏度与特异度方面加倍靠得住，使得利用端粒酶对肿瘤进行诊断或分析的可行性提高。但是，端粒酶作为肿瘤诊断的标志物也有必然的局限性。正如前面

9、所讲，由于人体的生殖细胞、再生细胞也有必然的端粒酶表达；约20% 的肿瘤不表达端粒酶，正常鼻咽粘膜中端粒酶可呈阳性，故不宜用于鼻咽原位癌诊断25；因此利用端粒酶作为肿瘤的诊断乃至医治靶点还有待进一步探讨。4. 端粒酶与癌症的医治由于端粒酶在肿瘤细胞中普遍表达，而在正常组织中较少，目前端粒酶已成为肿瘤医治的新靶点。端粒酶抑制剂被以为是一类潜在的高特异性低毒的抗癌药物，其开发研究为恶性肿瘤的初期诊断和基因医治开辟了新途径。端粒酶抑制剂类抗肿瘤药的设计要紧以端粒酶rna 模板， 端粒酶蛋白催化亚基和端粒结构为对象。目前所发觉的端粒酶抑制剂有g4 作用试剂、核酶、topo毒剂、类黄连素、硝基苯乙烯、反

10、义寡合普酸等26。美国加州的端粒酶研发单位geron公司以端粒酶rna 模板为靶点的反义寡合普酸端粒酶抑制剂grn163和 grn163l 具有强烈的抗肿瘤活性，抑郁2004年开始临床实验。端粒 htert在多数肿瘤细胞中特异表达，在正常细胞中不表达，成为区分肿瘤细胞和正常细胞的标志。因此以htert 为靶点的肿瘤新的医治手腕愈来愈受重视。郑骏年等27以针对 htert基因的小干扰 rna 转染肾透明细胞癌株7860细胞， 发觉 htert 基因 mrna 、蛋白表达水平均明显受抑制，同时肿瘤细胞增殖抑制、凋亡增加。另外， 以端粒酶其他组分如端粒酶结合蛋白的肿瘤特异性医治的研究也取得相当的功效

11、。因此，以端粒酶及其组分为靶点的肿瘤免疫医治将大大提高人类对肿瘤的医治成效。展望综上所述，端粒酶与肿瘤的关系错综复杂。利用端粒酶来诊断肿瘤，尽管有必然的可行性，但它与病理检查这一标准相较，还存在有必然的缺点，如灵敏度虽高但特异度欠缺等。最然正常体细胞不表达端粒酶的活性，但干细胞和一些增生活跃的细胞也会表达微弱的端粒酶活性，在抑制肿瘤细胞端粒酶活性时可能也会阻碍这些细胞的功能。另外，从端粒酶的抑制到端粒的缩短还需要必然的时刻，肿瘤细胞可能会利用这段时刻通过alt( alternative lengthening of telomeres) 机制来维持端粒的长度而逃脱凋亡继续增殖。因此，关于端粒酶

12、的作用机制和它与肿瘤的关系还需要进一步的实验理论与临床证明和查验。参考文献：1 张景泽杨智勇丁鹏 端粒酶抑制剂用于肿瘤医治的研究新进展中国老年学杂志2020 年 4 月第 29 卷2 刘东成程奕星端粒、端粒酶与细胞衰老及肿瘤的研究进展硅谷2020 年第 16 期3 左利娟李洪雪端粒酶抑制剂研究进展中国有效医药2020 年 2 月第 5 卷第 5 期4 甄蕾刘宏伟端粒、端粒酶与细胞永生化口腔颌面外科杂志2020 年 8 月 第 18 卷 第 4 期5 惠子健端粒酶的研究进展山西职工医学院学报2020 年 2 月 第 20 卷第 1 期6 sharma gg，gupta a ，wang h，et

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