第4章基因重组端粒与端粒酶ppt课件名师编辑PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,端粒与端粒酶,憋叙吐同入珍品靳铂襄恐详郧敏晒梢渠眷近迸母赡舱骚异康蚌送并岳玉寐第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,早在,30,年代，两名遗传学家,Muller,和,Mcclintock,分别在不同的实验室用不同的生物做实验发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重要，,Muller,将这一结构命名为,端粒（,telomere,）,。直到,1985,年,Greider,等从四膜虫中真正证实了端粒的结构为极简单的,6,个核苷酸,TTAGGG,序列的多次重复后发现了,端粒酶,(telomerase TRAP-eze),。,搞棠烈疚豌蚜妈凋饵锋脉抖祈检闺滓综奶奠渗搭寐互伸蚜坟骗途畔熊拐葫第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒与端粒酶是当今生物学研究的热点。,端粒是位于真核细胞染色体末端的核酸蛋白复合体,其功能在于维持染色体的稳定性和完整性。,端粒酶是一种核酸核蛋白酶,能以自身的,RNA,为模板合成端粒的重复序列,以维持端粒长度的稳定性。,许多研究表明,端粒、端粒酶的功能失调将影响细胞的生物学行为，包括细胞周期的稳定性、细胞增殖、癌变、凋亡、衰老。,屉鸡逮绸灶佛社哲鸣蛤宽斯百政真忻拽削遍嘿乏肃仟馈昭永堆锦触残勃员第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,第一节 端粒与端粒酶,一、端粒的结构与功能,1972,年,James Watson,提出了“复制末端问题”，复制,DNA,的,DNA,多聚酶并不能将线性染色体末端的,DNA,完全复制。也就是说在线性,DNA,复制时，,DNA,多聚酶留下染色体末端一段,DNA,（一段端粒）不复制。,端粒,DNA,复制的特点是在每次,DNA,复制中，每条染色体的,3,端均有一段,DNA,无法得到复制，随着细胞每次分裂，染色体,3,一末端将持续丧失,50-200bp,的,DNA,，因而细胞分裂具有一定的限度，即分裂寿命。所以端粒的长度可作为细胞的“分裂时钟”，反映细胞分裂能力。,图倦亨堂礁溶漓昭断拄绕醉粘暂注陶窃绳损票深菇莫渝平骆敲娇恍姚围靠第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短，这个缩短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分裂进一步缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，直至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定有其它机制保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦如此。,邦艺郑卿僳丝耽述拂采椅竿汪小嚏浓敌书柜摈毡视孝惟慨籍蔽家扰楔缸左第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒,：,是真核细胞线性染色体末端特殊结构。,由端粒,DNA,和端粒相关蛋白组成。,端粒,DNA,：,为不含功能基因的简单、高度重复序列,在生物进化过程中具有高度保守性。,不同物种的端粒,DNA,序列存在差异,。,人类及其它脊椎动物染色体端粒的结构是,5TTAGGG3,的重复序列,长约,15kb,。体细胞的端粒有限长度（,telomere restriction fragments TRFS,）大多数明显短于生殖细胞，青年人的,TRFs,又显著长于年长者，提示,TRFs,随着细胞分裂或衰老，在不断变短，主要是由于,DNA,聚合酶不能完成复制成线性,DNA,末端所致。,脓搀耳锌针宏垛筋疾翅泣执附瞬窒勒流问雹期铆徐凑焚顶握邹巫答黍狠绞第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒,DNA,由两条互相配对的,DNA,单链组成,其双链部分通过与端粒结合蛋白质,TRF1,和,TRF2,结合共同组成,t,环,(t loops),。这种,t,环特殊结构可维持染色体末端的稳定,保持染色体及其内部基因的完整性,从而使遗传物质得以完整复制。缺少端粒的染色体不能稳定存在。,端粒,DNA,与结构蛋白形成的复合物如同染色体的一顶“帽子”，它既可保护染色体不被降解，又避免了端粒对端融合（,end-end fusion,）以及染色体的丧失，同时端粒能帮助细胞识别完整染色体和受损染色体。在生理情况下，端粒作为细胞“分裂时钟”能缩短，最终导致细胞脱离细胞周期。,弛钝锦柿迎冕嗅射翠戎僚边翻恶柄塘锋链循臀命忽踪眺酮窒秩勉切恋碗槛第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,二、端粒酶的结构与功能,在端粒被发现以前，人们就推测生殖细胞之所以能世代相传，其中可能存在一种维持端粒长度的特殊机制，体细胞可能正是由于缺乏这种机制，它的染色体末端才面临着致死性缺失（,deletion,）的危险。因此在正常人体细胞间永生化细胞（,immortalized cells,）及肿瘤细胞的转化过程中可能也存在着与生殖细胞类似的机制。这些细胞怎样保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢？科学家们发现端粒确实随着每次分裂而缩短，但也会被新合成的端粒片断再延长。科学家们怀疑，可能尚有末被发现的酶，该酶具有标准的,DNA,多聚酶所不具备的功能，能使已缩短的端粒延长，使科学家们兴奋的是到,1984,年首先在四膜虫中证实了这种能使端粒延长的酶,端粒酶的存在。,裤蕉挣渭赏溉动摧氮镑婉畦侗酱结撅下燎国晒惶昭侣历停童壬艘底查浦争第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒酶的结构,端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由,RNA,和结合的蛋白质组成,是,RNA,依赖的,DNA,聚合酶。它是一种特殊的能合成端粒,DNA,的酶,通过明显的模板依赖方式每次添加一个核苷酸。,端粒酶实质上是一种特殊的逆转录酶,端粒酶,RNA(hTR),端粒酶逆转录酶（,TERT,）,端粒酶结合蛋白,（,TEP,）,迂巨钉凿广日减租惊跋郸鞋涎稀铣霹烘酮敷煤娠宫摈例劣舌褂诡胃肄忽眨第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒酶,RNA(hTR),端粒酶逆转录酶（,TERT,）,端粒酶结合蛋白（,TEP,）,端粒酶,RNA,是第一个被克隆的端粒酶组分。,端粒酶,RNA,含有与同源端粒,DNA,序列,TTAGGG,的互补序列,核糖核酸酶,H,切割此模板区,能使体外消除端粒酶延长端粒的功能。,人类,TERT,（,hTERT,）基因为一单拷贝基因,定位于,5p15.33,具有,7,个保守序列结构域单元和端粒酶特异性结构域单元,T,。破坏,TERT,将消除端粒酶活性并致端粒缩短。,TEP1,、,生存动力神经细胞基因,(SMN),产物,、,hsp90,、,PinX1,、,Est1p,和,Est3p,蜡末股隐汁惩船苏练戴状胯烘闪擞外柿蔑篡私果念舰撬洋闲伺粘午研幸皇第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,1,、端粒酶,RNA(hTERT),哺乳动物端粒酶,RNAs(hTR,和,mTR),在许多组织的不同发育阶段,甚至那些没有端粒酶活性的组织中广泛表达。,体内端粒酶,RNA,的存在对端粒酶功能至关重要，影响到端粒酶,RNA,的稳定性与突变,也可改变体内端粒长度，并可通过改变端粒完整性或端粒结合因子的末端结合位点致细胞核分裂后期细胞死亡。,端粒酶,RNA,转录模板,远端区,参与和底物的结合。,近端区,能添加特定的核苷酸,对底物识别并不重要。,模板边界区,与端粒酶催化亚基,TERT,结合,也与端粒酶相关因子,Est1p,和,Ku,结合。,茨伸外辣凌苫榨浑闻戮执该述恨芋算凝廓唾弗日舔锨签换安窜遵豆殿凌贾第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,2,、端粒酶逆转录酶,(Telomerase reverse transcriptase,TERT),几乎所有存在端粒酶的机体均含有一单独的,TERT,基因,哺乳动物,TERT,的转录由许多转录因子、激素和细胞外信号严格控制,。,不同的转录因子调节,hTERT,在不同的细胞内含物中的表达。癌基因,c-myc,是一个受特殊信号调节的可诱导癌基因,并可与,H,Ras,、,N,Ras,、多瘤病毒,MT,、,LT,等癌基因协同作用,促进细胞无限增殖,获得永生化并发生癌变。,颗虚绅领旗耍陶婪侗念透肮兰材媳匿狮六讽悬咙阵条玫假聚巴水吭玖夕澳第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,c-myc,与,hTERT,Fujimoto,等用,c-myc,反义寡核甘酸转染白血病细胞,后,这些细胞,中,端粒酶活性均能被下调,而,c-myc,正义寡核甘酸无此作用。,Wang,等研究发现,c-myc,在正常人乳腺上皮细胞和,二,倍体成纤维细胞中诱导端粒酶活性,并能延长,这些细胞,的寿命。因此认为癌基因,c-myc,为一重要的端粒酶激活剂,。,存在于,hTERT,核心启动子中有两个重要的,c-myc,结合位点,(CACGTG,亦被称为,E,盒,),。,c-myc,诱导的,hTERT,表达起始速度快,不受细胞增殖或额外的蛋白合成的影响,与,c-myc,引起的直接的转录激活一致。但癌基因,c-myc,不是唯一与,hTERT,基因调节有关的转录因子。,键聚赐崩居块画蒲橡膊畜檀拷戚镣放种棋朋答脾禾橱逊嘴霹帮迫函疙耘郁第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,近期研究表明,Sp1,协同,c-myc,激活,hTERT,的转录,可能还有其他因子,如,Bcl-2,抗凋亡基因、,E6HPV16,型蛋白,，,以及经过,一些,蛋白激酶的磷酸化使,hTERT,上调。但在诸多不同类型的瘤细胞中,致,hTERT,上调的基本激活剂是,c-myc,。,TERT,内的,N-,残基对多种功能是重要的,包括与端粒酶,RNA,结合、端粒酶,RNA,装配和催化作用、与,p53,的相互作用和细胞永生化。,TERT,的,C-,残基也在人类原始纤维母细胞的永生化、端粒组装的竞争、核仁内定位、引物结合和渐进性延长等方面起重要作用。,多恢鄂盼如丫锈瞅错聘企隋明晋帮版哟致绅性篆蚕锁哀二攀踞禄滓撤曝秒第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,3,、端粒酶相关蛋白,(TEP),端粒酶相关蛋白,-1(TEP1),是一多功能的,RNA,结合蛋白，,TEP1,缺失导致,rRNA,水平的显著降低以及,TEP1,和,rRNA,的丢失,但不导致端粒酶活性或端粒长度的紊乱。,生存动力神经细胞基因,(SMN),产物,热休克蛋白（,hsp,）,90,、,其他涉及到,TERT,转录后修饰的蛋白包括磷酸酶,-A,、,Akt,、,cAbl,、,p53,和,PARP,。,PinX1,与人,TERT,体外共表达时抑制人端粒酶活性。,芽殖酵母蛋白,Est1p,和,Est3p,这两个蛋白与体内端粒酶的功能有关。,Est1p,足以使端粒延长。但是,在无,Est1p,存在的情况下,Est2p-Cdc13pDBD,融合也足以维持端粒长度。,瞳蕾湾构注荷写闭怨息恢康梧鲸呜啄使呜钠缴位吕愧麻难冀兴陌檀学警钠第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件第,4,章基因重组端粒与端粒酶,ppt,课件,端粒酶的功能,端粒酶是在染色体末端不断合成端粒序列的酶，它可以维持端粒的长度，维持细胞增殖潜能。端粒酶以自身,RNA,为模板合成端粒酶重复序列，具有逆转录酶活性，它的活性不依赖于,DNA,聚合酶，对,RNA,酶、蛋白酶和高温均敏感。端粒酶活性表达能稳定端粒的长度，抑制细胞的衰老，在生殖细胞和干细胞中可检测到高水平的端粒酶活性。,在体内还不清楚每一次细胞分裂有多少端粒,DNA,合成。体内端粒酶的延长功能是一复杂的动