酶工程论文端粒酶.doc

课 程 论 文 （20 12 -20 13 学年第 2 学期） 课程名称： 酶工程 学生姓名： 专业班级： 学 院： 学 号： 学生成绩： 关于端粒和端粒酶研究进展的综述 摘要 端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物，对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义，端粒酶是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶,是一种RNA依赖性的DNA聚合酶，由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白（RNP）复合体。端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老、肿瘤诊断和遗传疾病综合症有密切关联。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、功能、应用及发展前景的综述。 关键词 端粒 端粒酶 染色体末端 细胞衰老 肿瘤细胞 遗传综合症 对于真核生物而言，一个细胞核内往往存在多条染色体，而每条染色体末端都存在一个特殊结构——端粒，该结构对于防止不同染色体之间末端的融合和维持染色体的完整性具有十分重要的意义，一些研究还发现端粒长度与衰老和癌症存在密切关系，成为当前生命科学领域的研究热点之一。精细的生化研究揭示了负责染色体DNA末端合成的端粒酶这一早就预测到的对其内在RNA模板具有依赖性的酶的存在。端粒酶的缺失将导致端粒重复结构在连续的细胞分裂中逐渐缩短，生命力受到抑制，并在复制衰老过程中以细胞死亡终结。人体中，编码端粒酶复合物的基因编码元件发生的突变将导致以癌变、干细胞再生和组织维持缺陷为特征的遗传疾病发生。许多能够无限增值的癌细胞能通过提高端粒酶活性来维持端粒结构稳定。端粒酶的发现深刻地影响着生物医药的研究并促进了目前处于评估阶段的癌症治疗的发展。 端粒的概念和结构 1.1 端粒 端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构，是由端粒DNA和与端粒DNA特异结合的端粒结合蛋白组成的核糖核酸的蛋白质复合物[1]，位于真核生物染色体末端，维持染色体的稳定，从而保证DNA的完整复制。 1.2 端粒的结构 端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物，平均长度约为5 ～15kb,是DNA链自身回并与多种端粒结合蛋白复合而成[2]。其结构末端是3′端, 3′端并不悬挂在端粒末端,而是折回到端粒内部双链重复序列的某一区域，并将该端区域的一段自身链置换出来,取而代之与互补链配对,形成的一个环称为T环, 3′最末端单链区反转探入端粒的双链区再形成D环[3]。端粒除简单的核苷酸重复外，还包含有特殊的非核小体蛋白端粒结合蛋白。 端粒酶概念和结构 端粒酶概念 端粒酶是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶,是一种RNA依赖性的DNA聚合酶，由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白（RNP）复合体。 2.2 端粒的结构 端粒酶结构中的核酸部分为RNA，又分为模板区与非模板区。模板区决定所合成端粒的特异性，非模板区具有酶与底物的结合位点。模板区的长度一般为端粒重复序列长度的1~1.5 倍[4]。不同物种端粒酶RNA 部分的核苷酸组成存在差异。相对分子质量在200～500ku，端粒的DNA必须依赖酶中的RNA为模板通过逆转录合成,自身携带模板是端粒酶区别于一般的纯蛋白逆转录DNA聚合酶的主要特征[5]。 端粒和端粒酶的发现 20世纪30年代 Hermann Mulle与Barbara McClintock分别以果蝇和玉米为材料，发现了染色体末端的特殊结构。对端粒的研究可追溯到20 世纪30 年代［1］，著名的遗传学家穆勒（Hermann Muller，1946 年诺贝尔生理学与医学奖获得者） 和麦克林托克（Barbara McClintock，1983 年诺贝尔生理学与医学奖获得者）分别使用果蝇和玉米为材料发现在染色体末端存在一个特殊的结构， 该结构和染色体断裂形成的末端存在许多差异， 如它们不能相互融合， 而且只有当染色体末端该结构完整时细胞才能复制。为了显示它的独特性，穆勒于1938 年独创了一个单词telomeres 来描述该结构。30多年前，Hayflick首次提出将体外培养的正常人成纤维细胞的“有限复制力”作为细胞衰老的表征。 Blackburn和Gall 于1978年首次阐明了四膜虫rDNA分子的末端结构，他们发现这种rDNA每条链的末端均含有大量的重复片段，并且这些大量重复的片段多是由富含G、C的脱氧核苷酸形成的简单序列串联而成。在1985年，CW.Greider和EH.Blackburn发现将一段单链的末端寡聚核苷酸加至四膜虫的提取物中后，端粒的长度延长了，这就说明了确实有这样的一种酶存在，并将它命名为“端