端粒和端粒酶

生物科研实验室

端粒的结构和生物学活性
01
端粒由端粒DNA及相关蛋白组成，端粒DNA由富含G的串联重复序列组成，不含功能基因，高度保守，不同物种的端粒DNA序列及长度一定差异。人端粒DNA序列为5'-TTAGGG-3'重复序列，长约15～20kb。端粒具稳定染色体，防止染色体DNA降解及末端融合的功能，保护染色体结构基因，调节细胞正常生长。正常细胞由于线性DNA复制过程中5'-末端引物切除，导至端粒缩短，随体细胞不断增殖，端粒逐渐缩短。
当端粒缩至一定程度，则细胞停止分裂，处于静止状态，故端粒又称为细胞的“分裂钟”。端粒的长短决定细胞寿命，并与细胞衰老及癌症密切相关。
端粒酶的结构和生物学活性
02
端粒酶由RNA和蛋白质组成，可维持端粒长度。它是逆转录酶，以自身RNA为模板，合成端粒DNA，从而使细胞获得无限增殖。端粒酶主要由3部分组成[即人端粒酶 RNA（humane telomerase RNA, hTER）、端粒酶协同蛋白（humane telomerase associated protein, hTEP1） 及端粒酶逆转录酶（humane telomerase reverse transcriptase, hTERT）]，其中hTRT被认为是端粒酶活性表达的关键组分，hTRT编码的mRNA水平与端粒酶整体活性一致。端粒酶在细胞中的主要生物学功能是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA，稳定染色体端粒DNA的长度。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到，其功能是合成染色体末端的端粒，使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿，进而稳定端粒长度。
端粒酶以端粒3'-末端-OH为引物，以爬行模型方式通过逆转录合成端粒重复序列DNA，延长端粒。
在肿瘤细胞中端粒酶还参与了对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控，与端粒酶的多重生物学活性相对应，肿瘤细胞中也存在复杂的端粒酶调控网络。通过蛋白质-蛋白质相互作用在翻译后水平对端粒酶活性及功能进行调控，则是目前研究端粒酶调控机制的热点。