端粒和端粒酶專題發(fā)言課件

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1、端粒與端粒酶制作人：藥學(xué)1202班朱明濤一、端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn)1、20世紀30年代，兩位卓越的遺傳學(xué)家Muller（諾貝爾獲得者）和McClintock分別發(fā)現(xiàn)細胞染色體末端具有特殊序列，該序列具有維持染色體穩(wěn)定性的功能。Muller根據(jù)希臘文“末端”（telos）和“部分”（meros）,將染色體末端的特殊序列命名為“端粒”（telomere）。2、20世紀70年代，EHBlackburn利用四膜蟲（Tetrahymena）（一種有纖毛的單細胞池糖微生物）進一步揭示了這一端粒的初步結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)它是由幾個核苷酸（富含G）組成的DNA重復(fù)片斷，重復(fù)的次數(shù)由幾十到數(shù)千不等。3、

2、1972年，Watson發(fā)現(xiàn)了一個問題：他發(fā)現(xiàn)模板（template）和引物（primer）的存在，而且只能從5`到3`端方面合成。這樣，在引物被去除之后，細胞每分裂一次，在新合成的DNA互補鏈的5`端必將留下一個小空缺（一段端粒）。（見圖1）這就不能解釋DNA從頭（denovo）合成的問題。這樣，細胞染色體長度會越來越短，穩(wěn)定性越來越差，直至最終細胞衰亡（senscence）。因此，科學(xué)家們考慮是否存在著一種不同于DNA多聚酶的酶來完成這一工作。細胞將停止分裂而趨于老化細胞分裂細胞分裂端粒長短與細胞生命歷程密切相關(guān)染色體端粒端粒4、1984年，CWGreider和EHB

3、lackburn發(fā)現(xiàn)將一段單鏈的末端寡聚核苷酸加至四膜蟲的提取物中后，其端粒的長度延長了，這也就說明了切實有這樣的一種酶存在，他們將它命名為“端粒酶”（telomerase）。5、1989年,Greider等成功地克隆了四膜蟲端粒酶的RNA組分的基因：為159個核苷酸，其中包含5`-CAACCCCAA-3`的膜板序列，以堿基互補的方式在3`端從頭合成重復(fù)片段（GGGGTT）n。同年,美國加州大學(xué)的分子生物學(xué)教授Morin（1989年）首次在人宮頸癌細胞株HeLa細胞中發(fā)現(xiàn)并鑒定端粒酶存在一種核糖核蛋白質(zhì)。6、1995年,美國Geron公司Feng和紐約長島冷泉港實驗室Gr

4、eider等克隆了人端粒酶RNA組分的基因，命名為hTR（humanTelomeraseRNA）基因，定位于3號染色體（3q23.3）。hTR基因有約450個堿基的轉(zhuǎn)錄本，其中包含5`-CUAACCCUAAC共11個堿基的模板互補序列。這個模板互補序列剛好每次與1.5個（TTAGGG）重復(fù)序列互補，然后通過模板的滑動，再進行下一次合成。這個研究進一步揭示了端粒酶的作用原理。端粒酶作用的一種模型3’5’TTTTGGGGTTTTG5′3′AAAACCCCAAAACCCCCCAAA3’5’TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG5′3′AAAACCCCAAAACCCCCCAA

5、ATTGGGTGGGT3’5’AATTTTG5′3′AAAACCCCAAAACCCCCCAGTTTTG整合和雜交移位和再雜交TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTGGGGTTTT5′3′nAATTTTGGGGTTTTGGGGTTTTGGGGT5′3′CCCCA5`nAATTTTGGGGTTTTGGGGTTTTGGGGT5′3′AAAACCCCAAAACCCCAAAACCCCAn進一步加工繼續(xù)延伸二、端粒1、概念：真核細胞線性染色體末端的一組重復(fù)DNA序列，通常由富含鳥嘌呤核苷酸(G)的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成。2、組成：DNA：短的串聯(lián)重復(fù)序列，不含功能基因。蛋白質(zhì)：與單鏈

6、富G端粒DNA結(jié)合的蛋白；與雙鏈端粒DNA結(jié)合的蛋白3、作用：維持染色體的穩(wěn)定性雖然端粒序列不含功能基因，但是如果沒有這些類似染色體的“帽子”（cap）結(jié)構(gòu)的端粒，染色體之間就會出現(xiàn)端-端融合（end-to-endfusion）、降解（degradation）、重排（rearrangement）和染色體丟失（chromosomeloss）等變化，這些變化威脅著染色體的正確復(fù)制和細胞的存在。起細胞分裂計時器的作用端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA不同，每復(fù)制一次減少50~100bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來完成，正常體細胞缺乏此酶，故隨細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。4、

7、特點：一個細胞里不同染色體的端粒都由相同的重復(fù)序列組成，但不同物種的染色體端粒的重復(fù)序列是各異的。端粒的重復(fù)序列不是在染色體DNA復(fù)制時連續(xù)合成的，而是由端粒酶(telomerase)合成后添加到染色體的末端。不同年齡的人的體細胞的壽命明顯不同，其端粒的長度也不相同，它是隨著年齡的增長而縮短。隨著細胞分裂時染色體的復(fù)制使端粒不可避免地逐漸縮短，如人體細胞的端粒長度每年縮短30～50bp．端粒的縮短最終出現(xiàn)染色體的不穩(wěn)定和細胞進入衰老乃至死亡。因為端粒長度的縮短而導(dǎo)致細胞分裂的停止的機制尚不清楚，目前有三種理論：第一種認為不斷縮