论端粒和端粒酶与衰老及癌症(简明细胞生物学论文)

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1、论端粒和端粒酶与衰老及癌症姓名：马杉班级：10级土木3班学号：20104516摘要：端粒是线状染色体末端的DNA重复序列，是真核染色体两臂末端有特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。端粒酶是负责端粒的延长的一种酶，是基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。端粒在不同物种细胞中对于保持染色日稳定性和细胞活性有重要作用，端粒酶能延长缩短端粒。随着对端粒及端粒酶的研究深入，发现其与衰老及癌症有着密切的关系。激活其活性，增加细胞分裂次数，从而延缓衰老；抑制其活性，减少至抑制细胞分裂，从而治疗癌症。关键词：端粒；端粒

2、酶；衰老；癌症引言2009年UCSF的ElizabethBlackburn，JohnsHopkinsUniversity的CarolGreider，以及HowardMedicalSchool的JackSzostak因为揭示了“染色体是如何被端粒及端粒酶保护的”，被授予了诺贝尔生理学或医学奖。揭示的端粒及端粒酶与衰老癌症的潜在关系引起了科学家及公众的极大关注，对端粒系统的研究也成为生命科学研究的热点之一。研究得出，端粒具有防止染色体末端降解、融合从而起到保护染色体完整性，避免遗传信息在复制过程中丢失，维持细胞稳定性作用。端粒酶时段里复制所必须的一种特殊的DNA,弥补逐渐缩短的

3、端粒长度，但在大多数正常人细胞中无活性。研究发现：衰老的细胞的端粒缩短，而且在85%肿瘤细胞中检测到端粒酶活性。这些事实表明端、端粒酶同衰老、癌症有关联。1端粒系统1.1端粒线性染色体最末端的RNA引物因为没有另外的引物起始，没有办法被DNA取代。所以线性染色体DNA每复制一轮，RNA引物降解后末端都将缩短一个RNA引物的长度。尽管这个引物不长，但是细胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短，最终就会消失。JamesWatson最早就明确指出了这个"末端隐缩问题"，并猜想染色体也许可以通过在复制前联体（染色体末端跟末端连起来）的方式来解决末端复制的问题[1]。

4、早在1939年，潜心玉米遗传性状研究的BarbaraMcClintocklocatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame注意到，在减数分裂后期偶然产生的染色体断裂很容易重新融合起来形成“桥”。在紧接着的有丝分裂中，这种染色体“断

5、裂-融合-桥-断裂”的循环不断继续[2]。既然染色体的断裂末端这么容易相互融合，那么染色体的自然末端，为什么不容易相互融合？合理的推测是，染色体的自然末端不同于非正常的DNA断裂末端，应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合。在逐渐明晰了染色体末端特殊结构的概念之后，人们给了他一个专有名称—端粒。1.2端粒酶1984年报道酵母端粒序列的同一篇文章中，Liz实验室发现：带着四膜虫端粒DNA的人工染色体导入到酵母后，被加上了酵母的端粒而不是四膜虫的端粒序列[3]。由于端粒是由重复序列组成的，当时人们普遍猜想同源重组是延伸端粒补偿染色体末端隐缩的机制。但是同源重组只能复制出

6、更多本身的序列，为什么在四膜虫端粒上加的是酵母的端粒序列而不是四膜虫端粒本身的序列？是重组还是全新的酶？为了厘清这两个假说，1984年，Carol加盟了Liz实验室，试图在体外检测到这个"酶"活性，看到端粒的延伸。经过不断优化条件，尤其是把底物换成体外合成的高浓度的端粒DNA后，最终在测序胶的同位素曝光片上，端粒底物明显被从新加上了DNA碱基，而且每六个碱基形成一条很深的带，与四膜虫端粒重复基本单位为六个碱基正好吻合。这种酶活性不依赖于DNA模板，只对四膜虫和酵母的端粒DNA进行延伸，而对随机序列的DNA底物不延伸；并且该活性不依赖于DNA聚合酶[4]。由于同源重组对序列没

7、有特异性的要求并且依赖于DNA聚合酶的活性，至此，她们澄清了这两种假说，证明了有一种"酶"来延伸端粒DNA。这种酶被命名为"端粒酶"。2端粒系统与衰老、癌症2.1端粒系统与衰老衰老是生物在生命过程中整个机体形态、结构和功能逐渐衰退的综合现象。生物的机体由细胞构成，生命存在于活细胞中，故生命的衰老起始于细胞。单细胞真核生物中的端粒长度是一直维持，而人类细胞在正常情况下是非永生的，其端粒在许多体细胞中比较短。早在1965年，Hayflick经过大量实验首先证实了正常人的体细胞的分裂次数是有限的，但本质一直未得到明确解释