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。     

解析2009年度诺贝尔生理学或医学奖——端粒与端粒酶

美国加州大学旧金山分校的伊丽莎白·布莱克本（Elizabeth H. Blackburn）、约翰·霍普金斯医学院的卡罗尔·格雷德（Carol W. Greider）和马萨诸塞州总医院的杰克·绍斯塔克（Jack W. Szostak）,因为“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”,而获得2009年度诺贝尔奖生理学或医学奖。这个结果已在很多人的意料之中。因为端粒和端粒酶的发现揭示了线性染色体末端复制的机制,以及端粒和端粒酶在保护染色体及维持遗传稳定性中的中心作用。端粒和端粒酶的发现为科学家认识并探索衰老和肿瘤的发生机制开辟了新领域,对预防和治疗衰老及与衰老相关的疾病（如肿瘤）具有重要科学和应用意义。     

染色体是如何被端粒和端粒酶保护的?——2009年诺贝尔生理学或医学奖解读

端粒对维持染色体的稳定和延长细胞寿命至关重要,其长度的维持有赖于端粒酶的存在.布莱克本和绍斯塔克发现端粒中的一种独特DNA序列能保护染色体免于退化,格雷德和布莱克本发现了端粒酶及其作用.这些发现揭示了端粒形成和端粒酶保护染色体的机理,3位美国科学家因此荣获2009年诺贝尔生理学或医学奖.     

端粒酶活性调节的分子机制

人端粒酶由RNA亚基、hTERT催化亚基和hTEP1调节蛋白等组成。端粒酶对端粒结构的稳定起着重要的作用,而端粒结构和端粒结合蛋白也影响着端粒酶活性。某些化疗药物通过破坏端粒结构下调端粒酶活性。端粒酶的激活需要hTERT基因的从头转录和各个蛋白亚基正确装配为端粒酶全酶。端粒酶活性调节的分子机制包括：（1）TERT基因的表达和转录是决定端粒酶活性的重要环节,受多种因素调控;（2）蛋白激酶Cα和蛋白激酶B磷酸化端粒酶蛋白而激活端粒酶,蛋白磷酸酯酶2A（PP2A）可逆转这一过程,下调端粒酶活性;（3）多种癌基因和抑癌基因及其编码的蛋白质也直接或间接与端粒蛋白、端粒酶蛋白反应,参与端粒酶活性的调控。     

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图案说明:2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。端粒和端粒酶的发现,解     

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图案说明:2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。端粒和端粒酶的发现,解     

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图案说明：2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们＂发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的＂。端粒和端粒酶的发现,     

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图案说明:2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白.布莱克本、卡萝尔.格雷德和杰克.绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。端粒和端粒酶的发现,解     

端粒酶线粒体转位

端粒酶是一种逆转录酶,主要存在于细胞核,其主要功能是维持端粒长度,有助于细胞永生化。现已发现,氧化应激可以改变端粒酶活性,促使端粒酶从细胞核转位到线粒体,因而不能继续维持端粒长度,使细胞端粒缩短。端粒酶线粒体转位的非依赖端粒功能包括改善线粒体功能、减少细胞氧化应激、拮抗细胞凋亡。     

端粒酶的非端粒保护作用

端粒酶与细胞永生化和肿瘤的发生发展密切相关,过去认为是由于端粒酶保护端粒从而阻止因端粒缩短所导致的细胞凋亡;然而近年来,越来越多证据表明:端粒酶在维持端粒长度之外,还存在着非端粒保护作用。通过对其非端粒保护作用的研究,有助于深入而全面地阐明端粒酶的生物学行为及其作用机理,对于肿瘤等疾病的治疗具有重要意义。本文对端粒酶的非端粒保护作用进行小结。     

端粒及端粒酶研究的最新进展

端粒是位于真核细胞染色体末端由重复DNA序列和蛋白组成的复合物,它具有保护染色体、介导染色体复制、引导减数分裂时的同源染爸体配对和调节细胞衰老等方面的作用。正常体细胞每分裂一代,端粒就会缩短一段,而端粒酶的作用是将一段端粒序列加到端粒末端,从而维持端粒长度。正常体细胞中是没有端粒酶活性的,而在大多数肿瘤细胞中都发现了端粒酶的表达,提示端粒和端粒酶在癌症发生和肿瘤细胞行为中具有重要作用。     

端粒和端粒酶的发现及其生物学意义

2009年的诺贝尔生理学或医学奖授予了美国加州大学旧金山分校的Elizabeth H．Blackburn、约翰霍普金斯大学的Carol W．Greider以及哈佛医学院的Jack W．Szostak三位科学家,肯定他们在发现端粒以及端粒酶保护染色体末端方面所做出的贡献。端粒以及端粒酶的发现历经近半个世纪,追溯起端粒和端粒酶的整个发现过程,却是耐人寻味,给人启发。端粒是真核生物中位于染色体末端的DNA和蛋白质的复合物,它对于维持基因组的完整性以及染色体的稳定性都有着至关重要的作用。端粒DNA可以被一种特化的称为“端粒酶”的逆转录酶延伸。端粒长度的维持以及端粒结构的稳定在细胞衰老、癌症发生以及干细胞全能性自我更新能力维持等生命过程中都起重要作用。     

端粒酶的发现者——格雷德

端粒是真核生物染色体末端存在的一种特殊结构。对于保护染色体免受降解和阻止末端融合具有十分重要的意义,此外它的长度还与细胞寿命相关。端粒DNA的延长由端粒酶催化完成,而端粒酶是1984年由格雷德首先鉴定成功,从而极大推动了端粒的深入研究。由于端粒和端粒酶的重要生理功能．格雷德与另外两位科学家分享了2009年诺贝尔生理学与医学奖。简单介绍格雷德端粒酶的发现过程及研究意义。     

端粒酶是干扰素抗肿瘤的新靶点

端粒酶(telomerase)是一种具有逆转录活性的核糖核蛋白酶.端粒酶的异常活化是细胞永生化和肿瘤形成的关键步骤. 端粒酶活性与细胞周期及细胞凋亡调控密切相关;端粒酶由端粒酶逆转录酶、端粒酶RNA、端粒酶相关蛋白质组成,端粒酶逆转录酶是端粒酶活性的决定性组分.干扰素(interferon)是一种具有抗病毒、抗增殖、抗肿瘤和免疫调节等功能的细胞因子;近年研究表明,干扰素通过相关信号转导途径而调节端粒酶活性,诱导细胞凋亡,为肿瘤的生物治疗提供了新思路;但干扰素与端粒酶活性相关的抗肿瘤机制研究尚不充分. 本文综述干扰素通过调节端粒酶逆转录酶转录因子的表达和相互作用而抑制端粒酶活性、调节细胞周期并诱导细胞凋亡等抗肿瘤作用机制.     

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图案说明:2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。端粒和端粒酶的发现,解决了DNA末端复制这一基础生物学的问题,这一问题从端粒的角度揭示细胞分裂潜能控制,细胞衰老和癌变     

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图案说明： 2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们＂发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的＂。端粒和端粒酶的发现,解决了DNA末端复制这一基础生物学的问题,这一问题从端粒的角度揭示细胞分裂潜能控制,     

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2010年封面设计采用,草绿颜色,绿色体现生机。图案说明:2009年瑞典卡罗林斯卡医学院宣布诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。端粒和端粒酶的发现,解决     

有限延伸法检测端粒酶活性

人端粒酶是一种核蛋白体,通过其内含的RNA模板与端粒末端配对把重复端粒片段添加在端粒3＇末端|因此,端粒酶活性与细胞凋亡、衰老、永生化有密切关系,是癌症临床预测诊断的一个生物标签．现有的端粒酶活性检测方法,存在灵敏度低和不易定量等问题．本研究采用错配有限延伸法检测端粒酶活性：在人端粒酶延伸人工合成的游离端粒酶底物时,只加入dATP和dGTP,端粒酶只能把底物延伸4个脱氧核糖核苷酸AGGG．然后加入dNTP,让端粒酶延伸的产物和一条长的引物配对从而延伸出PCR模板|再加入引物进行热启动PCR．PCR后进行非变性PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis),得到希望的唯一1条目标带．同时,用不同的端粒酶浓度梯度进行优化,发现有限延伸法检测端粒酶活性的下限达到250个HeLa细胞．     

端粒酶在细胞永生化和癌变中的作用

重点讨论了端粒酶在肿瘤细胞和永生化细胞中的作用和功能,以及它与细胞衰老和永生化的关系.多数真核细胞的端粒酶能将单一重复序列加到端粒DNA的3′末端.端粒酶主要由模板RNA和端粒酶蛋白催化亚基组成,后者以前者为模板起逆转录酶的作用.端粒酶活性存在于肿瘤细胞中,而在良性肿瘤、体细胞中未发现端粒酶.