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1、端粒的复制一、双链DNA复制末端的丢失对于所遇的生物而言DNA的复制永远是遗传的关键步骤。而对于双链DNA而言，其复制方法是半保留复制。即复制所形成的新的DNA分子中，保留了原来亲本的DNA双链分子中的一条单链。并且合成是有方向的只可以从5’到3’的方向合成。所以在合成中就形成了先导链和滞后链，而滞后链的合成中会形成岗崎片段，而这些岗崎片段的合成都需要一种特别的RNA聚合酶的作用下先合成一小段RNA“引物”，由此提供一个3’—OH’端。只有这样，DNA聚合酶才能够在“引物”的帮助下延伸复制。当链复制延伸反应启动后，这些RNA“引物”将会被除去
2、，而中间的断层却因为其5’端方向的DNA片段的末端有3’—OH’端，使DNA聚合酶可以补齐断层。但是末端的DNA引物的5’端方向没有DNA片段提供3’—OH’端，这样就使得在新链的最末端留下了一段无法填补的空缺。这样没复制一次DNA的末端就会愈来愈短，甚至产生遗传信息的丢失（见图一）。这就是最早人们所发现的DNA末端复制难题，也是人们开始研究末端复制的开端。但是实际上，生物在繁衍的过程中并不没有出现这种遗传信息不断丢失的问题，所以人们开始研究生物体是如何来回避这个问题的。1.原核生物的DNA末端复制的方法首先原核生物的遗传信息量相对真核生物来
3、说要小的多，而且其遗传信息的载体仅仅是一个DNA环状分子。这种DNA的构型就决定了原核生物根本不存在DNA末端复制问题。而且综合DNA末端丢失的原因和图一，可以很容易的想象出当模板链是环状时，为什么原核生物的DNA复制不会出现末端丢失。2.病毒DNA（或RNA）的末端复制的方法病毒是一种非细胞形态的生命体，并且其遗传物质可以是双链的DNA，单链的DNA还可以是单链或者是双链的RNA这四类，所以其复制终止的方式也多种多样⑴。对具有环状DNA分子的病毒而言,其复制终止的方式与原核生物基本相同。原核病毒,如T4和T7噬菌体等的DNA也是线性分子,其
4、DNA两端各有一段重复的数百个核甘酸,称为末端冗余。这意味着两个子代分子中的单链末端可以互补,多余的部分可以被DNA酶除去。因此,它们采用病毒基因组末端互相融合形成多连体的方法,利用相邻病毒DNA新链的3’—OH’端为引物复制自身,从而达到完全复制的目的。动物病毒多数也是线性分子,在长期的进化过程中,它们选择的末端复制策略与上述几类原核生物又不尽相同。细小病毒在其单股DNA末端有一正向和反向的重复序列,这一回文片段能在末端形成鬓夹形结构,使得合成新链折回补齐5’端空缺。腺病毒则利用一种特殊的蛋白质与5’端共价连接。这种特殊蛋白质被称作末端蛋白
5、质,简写为TP。TP以其丝氨酸轻基通过磷酸二醋键与5’端的胞嗜陡共价连接。参与腺病毒DNA复制起始的是末端蛋白质的前体物,简写为pTP。pTP不但作为蛋白质引物解决了腺病毒DNA的复制起始问题,而且这种引发方式避免了线形DNA在复制结束时所面临的5’末端隐缩问题。除腺病毒外,枯草杆菌噬菌体Ф29和脊髓灰质炎病毒(一种RNA病毒),也采用这种借助蛋白质介入的方法。痘病毒和疤疹病毒则和T4,T7噬菌体一样,都是以多连体的形式达到完全复制的。3.真核生物的DNA末端复制的方法在真核生物中，端粒的丢失在每次复制中是不可以避免的，因此在真核生物中，就有
6、了一套自己的体系去处理这个问题，那就是在端粒酶的作用下进行端粒的复制。下面我们将更详细的去解释这个问题。二．真核生物DNA端粒的复制工作研究的发展过程20世纪30年代，遗传学家McClintock和Muller分别在玉米和果蝇中发现损伤断裂后的染色体末端之间极易发生连接，从而形成各种类型的染色体畸变，如末端融合形成环状体或形成双着丝点染色体．但染色体的天然末端似乎从来不与染色体断裂产生的那种末端连接，天然末端之间也不结合，就像有一顶“帽子”那样维持着染色体末端的稳定．于是Muller提出位于染色体两端的片段在细胞里具有重要的作用，并命名它为端
7、粒(Telomere)⑵，这是由希腊语“末端”(Telos)及“部分”(Meros)组成的．20世纪70年代，Blackburn利用四膜虫(Tetrahymena)进一步揭示了端粒的初步结构，发现它是由几个核苷酸(富含G)组成的DNA重复片断，重复的次数由几十到数千不等．1972年，Watson发现了这样一个问题，即DNA多聚酶是不能够复制线性染色质的全部的，由于在末端缺少5′端的引物，DNA多聚酶将不能完成最后的复制工作，而留下一个单链的间隙．如果这一间隙不能被填充的话，染色体DNA将失去这一DNA片断，这样的话，每经过一次复制、分裂，染色
8、体就将丢失一部分的端粒结构，直至影响到与端粒相邻的一些重要基因．因此科学家们考虑是否存在着一种不同于DNA多聚酶的酶来完成这一工作．1984年，Greider和Bl
