染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座

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主要成就：他们共同处理了生物学一个重大问题，即“在细胞分裂时染色体怎样完整地自我复制以及染色体怎样受到保护以免于退化”。“这三位科学家向我们展示，处理方法存在于染色体末端——端粒，以及形成端粒酶——端粒酶。”

染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第1页一、端粒和端粒酶发觉和定义二、端粒结构和功效三、端粒酶结构和合成端粒机制四、端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老五、研究现实状况端粒与端粒酶主要内容目录CONTENTS染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第2页一端粒和端粒酶发觉和定义

1978年伊丽莎白经过体外DNA复制试验，推断出模式生物四膜虫端粒中含有许多重复5'-CCCCAA-3'六碱基序列，首次说明了四膜虫端粒结构。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发觉时，引发了杰克极大兴趣。于是二人合作将新发觉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，能够在细胞内正常复制。这首先证实了端粒对染色体保护作用，也使DNA大片段克隆成为可能，为以后人类基因组测序奠定了基础。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第3页一端粒和端粒酶发觉和定义

1984年，卡罗尔作为博士硕士进入伊丽莎白试验室，开始了端粒末端合成机制研究工作。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存在，假如使用四膜虫细胞裂解液在体外能检测到端粒序列复制和延伸，那无疑证实这种“酶”存在。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第4页一端粒和端粒酶发觉和定义

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，其显著被重新加上了DNA碱基，而且以6个碱基递增方式延长，与四膜虫端粒重复基本单位为6个碱基恰好吻合，而对于随机序列DNA底物并不发生延伸。试验结果证实，端粒DNA延伸是经过“酶”来完成，且这种酶活性不依赖于DNA模板。这种酶以后被命名为“端粒酶”。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第5页一端粒和端粒酶发觉和定义

（一）端粒染色体末端由重复DNA序列和相关蛋白组成特殊结构，含有稳定染色体结构和完整性功效。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第6页一端粒和端粒酶发觉和定义

（二）端粒酶（telomerase）是核蛋白逆转录酶，以本身RNA为模板，合成端粒DNA，将端粒DNA加至真核细胞染色体末端，为细胞连续分裂提供遗传基础。因为端粒和端粒酶与染色体保护、肿瘤发生、细胞衰老等现象亲密相关，所以它成为科学家当前研究热点。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第7页二端粒结构和功效（一）端粒结构

染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第8页二端粒结构和功效染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第9页二端粒结构和功效（二）端粒功效1、稳定染色体末端结构；染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第10页

（1）端粒T环结构(terminalloop)，使染色体末端封闭起来，免遭破坏；

（2）端粒D环结构(displacementloop)

，结合TRF2等蛋白，阻止染色体末端融合和损伤反应。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第11页

没有游离末端是染色体末端稳定关键染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第12页二端粒结构和功效（二）端粒功效1、稳定染色体末端结构；2、保持染色体DNA遗传信息复制完整性，处理DNA末端复制问题；染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第13页3′5′3′5′5′3′5′3′5′3′TelomeraseDNAsynthesis3′5′

保持染色体DNA遗传信息复制完整性染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第14页二端粒结构和功效（二）端粒功效1、稳定染色体末端结构；2、保持染色体DNA遗传信息复制完整性，处理DNA末端复制问题；3、与细胞衰老相关。细胞愈年轻，端粒愈长；细胞愈老，端粒愈短。

染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第15页细胞分裂细胞分裂

端粒长短与细胞衰老相关染色体端粒端粒细胞将停顿分裂而趋于老化染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第16页三端粒酶结构和合成端粒机制

（一）端粒酶结构由RNA组分和蛋白质组分组成。

染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第17页（二）端粒酶合成端粒机制染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第18页（一）肿瘤发生:端粒--端粒酶学说伴随细胞分裂次数增加，端粒逐步缩短，当其缩短到关键长度时，细胞停顿分裂，大部分细胞在基因调控下衰老死亡。极少部分细胞经过病毒基因整合或抑癌基因突变而逃脱死亡，经过某种机制激活端粒酶，使端粒长度得以维持，成为永生细胞，无限增殖，形成肿瘤。四、与肿瘤和细胞衰老关系染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第19页四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老在正常人体细胞中，检测不到端粒酶活性；85%-95%肿瘤细胞中，检测到端粒酶活性；抑制端粒酶活性，能够使永生细胞转化为正常细胞。临床应用：1、直肠癌早期诊疗方法

2、治疗癌症：RNA干扰技术染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第20页（二）细胞衰老：生命钟假说

人体细胞中，端粒酶延长端粒作用是在胚系完成，当胚胎发育完成后，端粒酶活性被抑制。当人出生以后，端粒就象是一个伴伴随细胞分裂繁殖“生命之钟”，历数着细胞可分裂次数，同时也见证了细胞由生长到衰老死亡整个生命历程。四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第21页端粒酶活性在多细胞生物体细胞中受到抑制，造成染色体在每一代细胞中逐步缩短。伴随这种缩短抵达信息DNA,细胞衰老和死亡。细胞分裂

端粒阈值细胞停顿分裂，走向死亡当端粒酶活性被抑制染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第22页端粒长短与细胞分裂次数呈正比端粒长短

基因探针检测胎儿细胞株婴儿细胞株青年细胞株老年细胞株不一样年纪段端粒长度研究端粒丢失速率，预测人类寿命长短染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第23页

四、与肿瘤和细胞衰老关系

端粒与生物体衰老经典例证

1996年7月，克隆羊多莉出生，6年后，她得了普通老年时才会得关节炎和肺病而死亡。羊平均寿命是12岁。

克隆多莉时，使用是6岁成年羊体细胞核。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第24页1.端粒酶逆转衰老过程研究：11月，美国哈佛大学医学院研究者JaskelioffM等在Nature杂志发表了相关端粒酶和衰老研究主要发觉。他们利用基因工程技术成功地将端粒酶缺点型小鼠衰老过程逆转。迄今为止，这是首次有小鼠动物试验成功地逆转衰老过程，意味着一些老化器官也有“重生”可能。这项突破结果或有望防治脑退化症(如老年痴呆症)、糖尿病和心脏病等疾病，甚至有望打开永恒青春奥秘。

五、端粒与端粒酶研究现实状况

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五、端粒与端粒酶研究现实状况2.万能癌症疫苗研究：4月15日，据英国《每日邮报》报道，英国科学家近期研制出了一个“万能”疫苗，可用于治疗包含胰腺癌在内各种癌症，并预计在两年后面世。这个“新创造”还不会像其它癌症药品一样造成副作用，比如头晕和掉头发。从原理上讲，它会激活免疫系统找出并破坏癌细胞端粒酶，从而抑制癌细胞生长。而健康细胞不会遭受攻击，因为它们端粒酶含量太低，不会引发免疫系统注意。染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第26页

五、端粒与端粒酶研究现实状况

？染色体端粒和端粒酶专业知识专家讲座第27页五、端粒与端粒酶研究现实状况

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