端粒和端粒酶的发现及应用

2009年诺贝尔医学或生理学奖被授予Elizabeth HBlackburn,Jack W Szostak和Carol W Greider 3位博士,以表彰他们发现了具保守功能的端粒重复序列末端是如何预防染色体的降解与重组,以及鉴定了负责合成端粒DNA的新的酶复合物——端粒酶。端粒酶和端粒结构维持的研究为我们洞悉诸如癌症、衰老以及遗传疾病综合症等医学高度相关领域提供了新方略,并促进了目前正处于临床检测的基于以端粒酶活性及表达为目标的癌症治疗新策略的发展。综述了端粒和端粒酶发现的背景、过程及其作用。     

端粒保护蛋白1(POT1)的研究进展

端粒保护蛋白1(protection of telomeres 1,POT1)几乎存在于所有真核生物中,是一种高度保守表达的蛋白质,它与一系列相关的端粒结合蛋白共同参与保护端粒的结构和功能。随着近年来研究的深入,POT1与端粒的结合特点以及保护端粒的机制有了进一步的完善。此外,POT1对端粒长度的调节方式以及与肿瘤的发生、发展和细胞凋亡等关系也呈现出多样化。结合近几年的研究文献,对POT1的功能以及与其它相关蛋白的作用加以综述。     

精子端粒长度与特发性男性不育相关

端粒是真核生物染色体末端的多功能特异性DNA-蛋白结构,覆盖在染色体末端,保护基因组的稳定性。端粒在减数分裂过程中起到了十分重要的作用,协助染色体配对、联会、同源重组和分离。精子中的端粒可能在精子的受精能力和胚胎发育中起到重要作用。近年来,端粒与生殖的相关性研究成为一个新的热点,但精子端粒与男性不育间的相关性并不明确。本文采用实时荧光定量PCR方法检测中国特发性男性不育人群(126例)和正常可育男性人群(138例)的精子相对端粒长度,结果发现,特发性男性不育病例的精子平均相对端粒长度(2.894±0.115)低于正常对照组(4.016±0.603),差异具有统计学意义(P=5.097×10^-5);并且精子相对端粒长度与精子密度、精子总数和精子活力都有显著的相关性：精子数量较多和/或精子活力较高,精子相对端粒长度较长。研究结果提示,在中国人群中,精子端粒长度与特发性男性不育具有相关性,精子的端粒长度可能影响精子发生和精子的功能,精子端粒的缩短导致精子数目及活力的降低从而导致男性不育。     

《自然-遗传学》:研究发现端粒更长增患脑癌风险

据《自然-遗传学》报道,美国加州大学旧金山分校(UCSF)科学家领导的最新基因组研究揭示,TERT(端粒逆转录酶)和TERC(端粒酶)两个普通的基因变异会使染色体端粒变得更长,也会增加患神经胶质瘤脑癌的风险。TERT(端粒逆转录酶)和TERC(端粒酶)都有调节端粒行为的功能,是维持端粒长度的酶。研究人员认为,端粒更短的人患心血管疾病的风险大大增加。此前许多科学家认为端粒的功能只是防止细胞老化,保持细胞健康。但本次研究证实了TERT和神经胶质瘤之间存在相关性,并首次确定了     

端粒维持研究进展

端粒是现代生物学的研究热点,与肿瘤发生、基因表达调控、衰老有着密切的关系。本综述介绍当前对端粒维持机理研究的进展。在端粒维持过程中有两类重要的蛋白：端粒相关蛋白和端粒酶。端粒相关蛋白是直接或间接与端粒结合的蛋白 ,在维持端粒稳定性方面有重要作用。端粒酶,特别是其催化亚基ｈＴＥＲＴ,在端粒延长过程中起着不可替代的作用,与细胞永生化和癌变密切相关。此外还介绍了在某些细胞中存在的不依赖端粒酶的端粒延长机     

2009年诺贝尔生理学或医学奖

2009年诺贝尔生理学或医学奖被授予了三位科学家Elizabeth H．Blackburn、Carol W．Greider和Jack W．Szostak,以表彰他们解决了生物学中的一个重要问题：在细胞分裂期间,染色体是如何被完整地复制的,它们又是如何受到保护而不被降解。三位获奖者在染色体的末端——端粒找到了答案,并且发现了形成端粒的酶——端粒酶。     

果蝇限制端粒转座子的分子机制

端粒是保护线性染色体末端的核酸-蛋白复合物。与常见的真核生物短重复序列组成的端粒不同,黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)端粒DNA由反转座子组成,其转座行为被果蝇宿主严格限制在端粒,既实现延长端粒的功能,也减少转座子跳跃对基因组的损伤。但果蝇宿主是如何完成如此精确调控的机制尚不明确。目前已知的全基因组范围抑制转座子表达包括H3K9me3参与的异染色质形成途径和piRNA路径,而近期研究发现果蝇端粒保护蛋白参与端粒反转座子的特异调控。本文主要综述了端粒保护蛋白在调控端粒转座子中的具体功能。对果蝇端粒转座子调控的研究有利于更好地理解宿主与转座子协同进化的分子机制。     

靶向端粒抗肿瘤药物的研究进展

端粒是真核生物线性染色体末端的特殊结构,由端粒重复序列DNA和端粒结合蛋白组成,具有保护线性DNA末端、维持染色体稳定性等重要作用。随着细胞分裂次数的增加,端粒长度会逐渐缩短,最终引起细胞衰老或凋亡。端粒长度的维持对持续分裂的肿瘤细胞具有重要的意义。所以,端粒是肿瘤治疗的一个重要靶点,端粒长度维持机制及其相关靶向药物(端粒酶抑制剂、端粒延伸替代机制阻断剂、端粒G-四链体稳定剂以及端粒类似物T-oligo)的研究对于肿瘤治疗有着重要指导意义及临床应用价值。本文聚焦上述四个方向,对以端粒为靶点的抗肿瘤药物的最新研究进展进行综述。     

端粒酶抑制剂在肿瘤治疗中的进展

端粒是真核细胞染色体末端含有ＴＴＡＧＧＧ重复结构的复合体 ,有防止染色体降解丢失 ,端端融合和重组建作用 ,端粒酶是一种逆转录酶 ,以自身ＲＮＡ为模板 ,逆转录维持染色体的稳定。目前肿瘤组织端粒酶检出率约 85 - 90 %,而正常组织或良性肿瘤端粒酶检出率〈5 %,说明端粒酶与恶性肿瘤密切相关。端粒酶抑制剂作为新的抗肿瘤策略正成为肿瘤研究的热点 ,现就端粒酶抑制剂在肿瘤治疗中的研究状况做一简单概述。1、阻断端粒酶ＲＮＡ的模板作用对端粒酶活性的抑制1. 1反义核苷酸、反义肽苷及硫代反义核苷酸对端粒酶活性的抑制端粒酶ＲＮＡ序列中…     

端粒与端粒酶的研究——解读2009年诺贝尔生理学或医学奖

三位美国科学家(Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider 和Jack W. Szostak)因发现“端粒和端粒酶是如何保护染色体的”获得了2009年的诺贝尔生理学或医学奖．端粒是染色体末端的特殊结构,对染色体有保护作用,而端粒酶能合成端粒,使得端粒的长度和结构得以稳定．研究发现,端粒长度和端粒酶活性与细胞的寿命以及很多疾病发生直接相关．随着研究的不断深入,实现合理控制端粒的长度和端粒酶活性成为可能,这将有助于攻克医学领域“癌症、特定遗传病和衰老”三个重要领域的难题,有望研究开发出潜在的新疗法．     

人细胞端粒DNA复制与长度维持

端粒位于染色体末端,由短的串联重复DNA片段及其结合蛋白组成。端粒在维持基因组稳定性及染色体结构完整性方面发挥着重要作用。端粒DNA由富含G/C的序列构成,包括双链区及G含量高的3'悬垂单链区(G-overhang,G-tail)。端粒DNA能够形成G四联体(G-quadruplex)和T环(T-loop)等高级结构。许多与DNA损伤修复相关的蛋白质参与端粒DNA的复制与端粒结构的维持,并相对于基因组的其他区域,端粒的DNA复制较为特别,从广义上讲,端粒DNA的复制可以包括双链复制(telomere replication),端粒酶复制延伸(telomerase extension)和C链补齐(C-rich fill-in)。端粒双链复制引起的端粒长度缩短是导致人体细胞衰老的重要原因,而端粒酶复制延伸及C链补齐是干细胞及肿瘤细胞维持其端粒长度及持续分裂能力的主要途径。端粒复制及其结构功能研究是生物医学领域的一个重要热点,阐释端粒复制的机理将为疾病预防及治疗等提供新的思路。     

靶向端粒酶的肿瘤治疗方案相关进展

近年来,端粒作为真核细胞染色体末端的保护染色体免受核酸酶降解的特殊的DNA重复结构,成为现代生物学的研究热点。端粒与基因表达调控、细胞生长、肿瘤发生、衰老有着密切的关系。端粒维持过程中有2类重要的蛋白,即端粒相关蛋白和端粒酶。端粒酶,特别是其催化亚基hTERT,在端粒延长过程中起着不可替代的作用,与细胞永生化和癌变密切相关。近年来,靶向端粒酶的肿瘤治疗在逆转录酶抑制剂尤其是反义核酸和免疫治疗方面都取得了突破性的进展。肿瘤干细胞在肿瘤的发生发展过程中起重要作用,将很有希望成为未来靶向端粒酶的肿瘤治疗的一个重要靶标。     

端粒和端粒酶的发现及意义

端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构,对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义,端粒长度的维持则需要端粒酶催化完成,端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老和癌变有密切关联。回顾了端粒与端粒酶的发现历程及研究意义。     

氧化应激与端粒、端粒酶的关系

端粒是真核生物染色体末端的DNA与特殊蛋白质结合的复合体。端粒酶是一种由蛋白质和RNA组成的核糖核蛋白复合物,具有逆转录酶的活性。除末端复制问题是端粒DNA缩短的原因之外,氧化应激也能加速端粒缩短,而抗氧化剂则能延缓端粒缩短率。氧化应激对端粒酶活性的影响仍不确定。研究表明氧化应激是端粒缩短及其所致细胞衰老的重要调节因子。     

Cdc13在端粒保护和细胞周期中的功能

在酿酒酵母中Cdc13是端粒复制调控机制中的重要分子,其主要作用是募集端粒酶复合体形成端粒末端保护,为细胞周期顺利进行做准备;此过程是Cdc13与正、负调控因子相互作用协调完成的。Cdc13突变会引起端粒不稳定、细胞凋亡及衰老,对Cdc13及在人类中存在的同源蛋白质的基础研究,为肿瘤治疗开辟了新的途径。     

端粒位置效应与人类衰老

端粒随细胞分裂进行性缩短不但防止了人类肿瘤的发展,而且与人类的衰老密切相关。另外,端粒中存在一种特殊的现象：端粒位置效应,它首先在酵母中发现,表现为靠近端粒序列附近的基因表达因端粒的位置效应而沉默。在人类细胞中也存在端粒位置效应,并且有多种因子参与此效应,它可能对细胞生长停止、肿瘤以及衰老发生时等许多随端粒缩短密切相关基因的程序性表达产生重要作用。     

哺乳动物早期胚胎端粒和端粒酶重编程

端粒位于真核染色体末端,是稳定染色体末端的重要元件。端粒酶(TER)是一种特殊的细胞核糖核蛋白(RNP)反转录酶(RT),其核心酶包括蛋白亚基和RNA元件。在DNA复制过程中的端粒丢失可以被有活性的端粒酶修复回来。哺乳动物端粒酶在发育中受调控,端粒的重编程可能是由于早期胚胎不同时期的端粒酶活性而造成的。因此,研究端粒和端粒酶重编程在早期胚胎发育中是非常重要的。该文综述了端粒和端粒酶的结构和功能,及其与哺乳动物早期胚胎发育的关系,并在此基础上展望了端粒和端粒酶在克隆动物胚胎发育的基础研究。     

五个链霉菌线型质粒端粒的克隆和分析

本室从西藏采集的土壤样品中分离到了一批链霉菌,利用脉冲电泳确定了其中5株链霉菌含有较小的线型质粒。【目的】克隆、测序和分析5个线型质粒的端粒。【方法】采用改良的"在凝胶中进行DNA碱处理和限制性内切酶酶切"的方法来克隆线型质粒的端粒DNA。【结果】克隆和测序了5个线型质粒的端粒DNA。通过与链霉菌典型端粒进行比较,发现这5个新的线型质粒的端粒序列同样含有多个回文序列。但是有的端粒保守的回文序列I不一定能够"折返"与内部序列配对形成"超级发卡"结构,回文序列的"突出环"不一定都为3nt。【结论】采用改良的方法克隆和鉴定了5个线型质粒新的端粒序列,这些新端粒的特征暗示:回文序列I的"折返"和3nt的回文序列的"突出环"不是端粒复制必需的。     

端粒长度检测方法及其应用

人类的衰老与肿瘤的发生是影响人寿命的重要因素,几十年来的研究表明端粒长度的变化在这两个进程中扮演了极其重要的角色,因此熟知分析端粒长度的方法就显得非常重要。目前,有多种端粒长度检测的方法,包括端粒末端限制性片段分析(terminal restriction fragment,TRF),定量PCR(q PCR),荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)和单链端粒长度分析(single telomere length analysis,STELA)等。但每种方法都有适用的范围,在研究和应用过程中需要熟知各种方法的原理、优势和局限,从而选择合适的检测方法,才能达到我们的研究目的,解决具体问题。因此将对目前常用的端粒长度检测方法进行综述。