Page 260 - 第九版生物化学
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第十 二章 DN A 的合成 245
端粒是真核生物染色体线性 DNA 分子的
末端结构 。 形态学上，染色体 DNA 末端膨大 真核生物 DNA 5'
成粒状，这是因为 DNA 和它的结合蛋白质紧 _ _z - - - - /
密结合，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而 S'
得名 卤。 在某些情况下，染色体可以断裂，这
时，染色体断端之间会发生融合或断端被 DNA ----- -----
酶降解 。 但正常染色体不会整体地互相融合，
--
3'
也不会在末端出现遗传信息的丢失 。 可见，端
粒在维持染色体的稳定性和 DNA 复制的完整性 ~kk y, 2018
中有着重要的作用 。 DNA 测序发现端粒结构的
共同特点是富含 T-G 短序列的多次重复 。 如仓 端粒酶延长
DNA3'-末端
鼠和人类端粒 DNA 都有 (Tn Gn 入的重复序列，
重复达数十至上百次，并能反折成二级结构 。
20 世纪 80 年代中期发现了端粒酶 (telom-
erase) 。 1997 年，人类端粒酶基因被克隆成功 引物酶合成 11 RNA模板为端粒酶
并鉴定了该酶由三部分组成 ： 约 45lnt 或 150 - RNA 引物 组成成分
1300nt 的端粒酶 RNA (human telomerase RNA,
hTR) 、端粒酶协同蛋白 1 (human telomerase as- 芦贮ffl 3' 5'
sociated protein 1 , hTPl) 和端粒酶逆转录酶
(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 。 UCCCAA
该酶兼有提供 RNA 模板和催化逆转录的
功能 。
复制终止时，染色体端粒区域的 DNA 确 引物酶
有可能缩短或断裂 。 端粒酶通过一种称为爬 n补黜血纽谌l,lf!邕~'
行模型 (inchworm model) (图 12-16) 的机制合
成端粒 DNA 。 端粒酶依靠 hTR(An Cn) x 辨认
及结合母链 DNA(Tn Gn)x 的重复序列并移至 DNA 聚合酶
其 3' 端，开始以逆转录的方式复制；复制一段
后， hTR(An Cn) x 爬行移位至新合成的母链 3' 去除RNA 引物
端，再以逆转录的方式复制延伸母链；延伸至
足够长度后，端粒酶脱离母链，随后 RNA 引物
酶以母链为模板合成引物，招募 DNA pol, 以母
链为模板，在 DNA pol 催化下填充子链，最后引
物被去除 。 图 12 -16 端粒酶催化作用的爬行模型
研究发现，培养的人成纤维细胞随着培
养传代次数增加，端粒长度逐渐缩短 。 生殖细胞中端粒长千体细胞，成年人细胞中端粒比胚胎
细胞中端粒短 。 据上述的实验结果，至少可以认为在细胞水平，老化是和端粒酶活性下降有关
的 。 当然，生物个体的老化 ， 受多种环境因素和体内生理条件的影响，不能简单地归结为某单一
因素的作用 。
此外，在增殖活跃的肿瘤细胞中发现端粒酶活性增高 。 但在临床研究中也发现某些肿瘤细胞的
端粒比正常同类细胞显著缩短 。 可见，端粒酶活性不一定与端粒的长度成正比 。 端粒和端粒酶的研
究，在肿瘤学发病机制、寻找治疗靶点上，已经成为 一 个重要领域 。
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