染色体终端和端粒酶(翻译)

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1、染色体终端和端粒酶：从玉米、四膜虫和酵母到人类癌症及老化的通路ElizabethHBlackburn,CarolWGreider&JackWSzostak端粒问题科学发现都是个体独立的，并且通过自己独特的方式发生。然而，其中是包括某些关键成分为他们成功设立台阶的。在端粒酶的发现中这些成分的许多有着重要的作用：和不同领域的科学家交流、注意到不同寻常的发现和勇于冒险做疯狂的实验。我们将阐述这些成分的联合和有成效的合作是如何引领我们假定和发现端粒酶的存在的。最早的对端粒功能性的描述要追朔到基因学家HermannMuller用X射线来粉碎染色体。几乎同一

2、时间对果蝇进行研究的Muller和对玉米进行研究的BarbaraMcClintock得出了同样的结论：染色体的自然末端是有别于那些被创造的染色体片段的同一末端的。自然末端被以某种方式从发生在断裂末端频繁重排中保护起来不受影响。正如McClintock在1931年的一篇关于频繁的末端联合的研究报告写到，“那种一个染色体片段连接到另一个染色体（完整的染色体）末端的例子没有被发现。”在1938年，Muller命名染色体自然末端为端粒。但是无论Muller还是McClintock都没有工具来研究这些染色体末端的分子本质。染色体末端的分子本质问题只是在DN

3、A结构被陈述时变得更有意义而已。直到60年代，ArthurKornberg发现了DNA聚合酶和它固定的机制。这个理解提出了另一个关于DNA末端的问题--------他们的完全复制是如何保证的?因为DNA聚合酶仅仅可以拓展一个被粗加工的引物，它不能复制特殊的线性DNA末端；这也就变成了著名的DNA末端复制问题。70年代初期，DNA噬菌体基因组的研究表明了DNA末端复制问题的答案在不同病毒之间是不同的。那么，真核生物的DNA末端是如何组织的呢？在1975年，刚在DNA测序被发明的剑桥的FredSanger小组完成研究生论文的LizBlackburn到

4、了耶鲁大学JoeGall的实验室完成博士后论文。Liz想应用在Sanger实验室学到的知识到理解端粒细胞本质中。端粒走向分子：神秘的DNA终点在探寻DNA染色体末端的一个最令人退却的方面是真核生物最大的染色体DNA长度。DNA克隆技术还没有被发明，所以为了能研究末端，缩短的染色体首先是必需的。在70年代JoeGall已经钻研了有些生物体为了rRNA产生多余的基因复制的进程。这种现象发生在如早期蛋白质合成需要快速生成的发育期。Joe已经发现编码rRNA的基因是在一个在青蛙发育卵母细胞高频出现的环状DNA分子上被扩充的。然后他发现同样的现象在一个非常

5、不同的生物体----四膜虫也出现了，但这一次rDNA被扩充到线性DNA分子上了。四膜虫包括大量的几乎完全相同的相关的短的迷你染色体。这材料就成了Liz决定用来研究染色体的自然末端。没有线路图来指导如何解决这个问题。但是Joe已经展示了当被从细胞中提取出来的时候分子的部分是环状的，一个敢于联想的lambda噬菌体的性质，线性DNA环状化后复制。因为Liz相信大自然会用一种优雅且通用的方式，所以她认为lambda的末端也许对四膜虫端点的分子本质是一个很好的模型。从而，她决定在试管内用已经成功的被RayWu和他的同事来测序lambda噬菌体家族基因组的

6、DNA聚合酶的DNA修复反应。这是个幸运的选择，因为rDNA的分子末端在允许DNA聚合酶来无困难地在试管中利用同位素三磷酸盐标记的端粒重复区带DNA是中断的。（这个的重要性至今很神奇）Liz然后就能够通过联合一系列体外标记和分析技术来切分DNA序列的端粒，她想出了一个不是lambda系列的创举。rDNA的迷你染色体终端序列和这些分子的终端结构是复杂的并且不同于之前任何被描述过的。在四膜虫rDNA分子的每个末端在基础链有大约50个六核苷酸单元CCCCAA-TTGGGG串联重复----伴随着字母（G富足/连续）在线性DNA每个末端连接着3’OH末端。

7、C连续的CCCCAA重复片段在至少一个重复阵列的部分单链化间断点。同样奇怪的是在纯化的群体中每个末端串联重复的数目是不均的，变幅从估计的最小数20到大约70.在1977年晚期，Liz在圣弗朗西斯科加利福利亚大学给HerbertBoyer在生化部门的小组举行了一个描述rDNA末端的不同寻常的分子表象的演讲。演讲后的讨论中，Boyer实验室的一个小组成员问说是否在DNA总体的CCCCAA重复数目的不均会随着染色体末端的重复增生改变。Liz对这个问题可以知道感到颇有兴趣，但是在那时预见不到可以使其发生的明显方式。回过头看，这次对话是有先见之明的，正如后

8、来Liz会发现一样，实际上这个增加是发生的。新端粒被加到片段化的四膜虫染色体在和Joe实验室的Meng-ChaoYao合作时，Liz展示