(整理)端粒与端粒酶课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《(整理)端粒与端粒酶课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 整理 端粒 课件
- 资源描述:
-
1、(最新整理)端粒与端粒酶2021/7/261 端粒与端粒酶端粒与端粒酶 2021/7/262 早在早在30年代,两名遗传学家年代,两名遗传学家Muller和和Mcclintock分别在不同的实验室用不同的分别在不同的实验室用不同的生物做生物做实验实验发现染色体末端结构对保持发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重要,染色体的稳定十分重要,Muller将这一将这一结构命名为结构命名为端粒(端粒(telomere)。直到直到1985年年Greider等从四膜虫中真正证实了端粒等从四膜虫中真正证实了端粒的结构为极简单的的结构为极简单的6个核苷酸个核苷酸TTAGGG序列的多次重复后发现了序列的多次重
2、复后发现了端粒酶端粒酶(telomerase TRAP-eze)。2021/7/263 端粒与端粒酶是当今生物学研究的热点。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端粒是位于真核细胞染色体末端的核酸蛋白复合体酸蛋白复合体,其功能在于维持染色体的其功能在于维持染色体的稳定性和完整性。稳定性和完整性。端粒酶是一种核酸核蛋白酶端粒酶是一种核酸核蛋白酶,能以自身能以自身的的RNA为模板合成端粒的重复序列为模板合成端粒的重复序列,以维持以维持端粒长度的稳定性。端粒长度的稳定性。许多研究表明许多研究表明,端粒、端粒酶的功能失端粒、端粒酶的功能失调将影响细胞的生物学行为,包括细胞
3、周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、衰期的稳定性、细胞增殖、癌变、凋亡、衰老。老。2021/7/264 端粒与端粒酶端粒与端粒酶一、端粒的结构与功能一、端粒的结构与功能 1972年年James Watson提出了提出了“复制末端问复制末端问题题”,复制,复制DNA的的DNA多聚酶并不能将线性染色多聚酶并不能将线性染色体末端的体末端的DNA完全复制。也就是说在线性完全复制。也就是说在线性DNA复复制时,制时,DNA多聚酶留下染色体末端一段多聚酶留下染色体末端一段DNA(一一段端粒)不复制。段端粒)不复制。端粒端粒DNA复制的特点是在每次复制的特点是在每次DNA
4、 复制中,复制中,每条染色体的每条染色体的3端均有一段端均有一段DNA无法得到复制,无法得到复制,随着细胞每次分裂,染色体随着细胞每次分裂,染色体3一末端将持续丧失一末端将持续丧失50-200bp的的DNA,因而细胞分裂具有一定的限度,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即分裂寿命。所以端粒的长度可作为细胞的“分分裂时钟裂时钟”,反映细胞分裂能力。,反映细胞分裂能力。2021/7/265 真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而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,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。随着每次随
5、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。活,生殖细胞亦如此。2021/7/2662021/7/267端粒端粒:是真核细胞线性染色体末端特殊结构。是真核细胞线性染色体末端特殊结构。由端粒由端粒DNA和端粒相关蛋白组成。和端粒相关蛋白组成。端粒端粒DNA:为不含功能基因的简单、高度重复序列为不含功能基
6、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。在生物进化过程中具有高度保守性。不同物种的端粒不同物种的端粒DNA 序列存在差异序列存在差异。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。2021/7/268 端粒端粒DNA由两条互相配对的由两条互相配对的DNA 单链组成单链组成,其其双链部分通过与端粒结合
7、蛋白质双链部分通过与端粒结合蛋白质TRF1和和TRF2 结合结合共同组成共同组成t环环(t loops)。这种这种t 环特殊结构可维持染色环特殊结构可维持染色体末端的稳定体末端的稳定,保持染色体及其内部基因的完整性保持染色体及其内部基因的完整性,从从而使遗传物质得以完整复制。缺少端粒的染色体不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。能稳定存在。端粒端粒DNA与结构蛋白形成的复合物如同染色体与结构蛋白形成的复合物如同染色体的一顶的一顶“帽子帽子”,它既可保护染色体不被降解,又,它既可保护染色体不被降解,又避免了端粒对端融合(避免了端粒对端融合(end-end fusion)以及染
8、色体以及染色体的丧失,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,端粒作为细胞损染色体。在生理情况下,端粒作为细胞“分裂时分裂时钟钟”能缩短,最终导致细胞脱离细胞周期。能缩短,最终导致细胞脱离细胞周期。2021/7/2692021/7/2610端粒的结构特点GT链的5 3总是指向染色体的末端。重复次数不保守。链区内有缺口即游离的3-端羟基存在。DNA的最末端不能进行末端标记,推测其分子是一个回折结构。2021/7/26112021/7/2612二、端粒酶的结构与功能二、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在端粒
9、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(的染色体末端才面临着致死性缺失(deletion)的危的危险。因 此 在 正 常 人 体 细 胞 间 永 生 化 细 胞险。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。这些细胞怎样能也存在着与生殖细胞类似的机制。这些细胞怎样
10、保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢?科学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,该酶具有标准的有末被发现的酶,该酶具有标准的DNA多聚酶所不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兴奋的是到1984年首先在四膜虫中证实了这种能使年首先在四膜虫中证实了这种能使端粒延长的酶端粒延长的酶端粒酶的存在。端粒酶的存在。2021/7/2613
11、 端粒酶的结构端粒酶的结构 端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由由RNA RNA 和和结合的蛋白质组成结合的蛋白质组成,是是RNARNA依赖的依赖的DNA DNA 聚合酶。它是一种聚合酶。它是一种特殊的能合成端粒特殊的能合成端粒DNADNA的酶的酶,通过明显的模板依赖方式每通过明显的模板依赖方式每次添加一个核苷酸。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实质上是一种特殊的逆转录酶 端粒酶端粒酶RNA(hTR)RNA(hTR)端粒酶逆转录酶(端粒酶逆转录酶(TERTTERT)端粒酶结合蛋白端粒酶结合蛋白(TEP)2021/7/2614端粒酶端粒
12、酶RNA(hTR)RNA(hTR)端粒酶逆转录酶(端粒酶逆转录酶(TERTTERT)端粒酶结合蛋白(端粒酶结合蛋白(TEP)端粒酶端粒酶RNARNA是第一个被克隆的端粒酶是第一个被克隆的端粒酶组分。组分。端粒酶端粒酶RNARNA含有与同源端粒含有与同源端粒DNADNA序列序列TTAGGGTTAGGG的互补序列的互补序列,核糖核酸酶核糖核酸酶H H切割此模板区切割此模板区,能使体外消除端粒酶能使体外消除端粒酶延长端粒的功能。延长端粒的功能。人类人类TERTTERT(hTERThTERT)基因为一单拷贝基因基因为一单拷贝基因,定位于定位于5 5p15.33,p15.33,具有具有7 7个保守序列结
13、构域单元和端粒酶特异性结构域单元个保守序列结构域单元和端粒酶特异性结构域单元T T。破坏破坏TERT TERT 将消除端粒酶活性并致端粒缩短。将消除端粒酶活性并致端粒缩短。TEP1TEP1、生存动力神经细胞基因生存动力神经细胞基因(SMN)SMN)产物产物、hsp90hsp90、PinX1PinX1、Est1p Est1p 和和Est3pEst3p 2021/7/2615 端粒酶是在染色体末端不断合成端粒序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。端粒酶以自身增殖潜能。端粒酶以自身RNA为模板合成端为模板合成端粒酶重
14、复序列,具有粒酶重复序列,具有逆转录酶活性逆转录酶活性,它的活,它的活性不依赖于性不依赖于DNA聚合酶,对聚合酶,对RNA酶、蛋白酶酶、蛋白酶和高温均敏感。端粒酶活性表达能稳定端粒和高温均敏感。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。细胞中可检测到高水平的端粒酶活性。2021/7/2616 端粒酶的两个主要功能端粒酶的两个主要功能 一 是端粒酶能自主地对端粒DNA富含G的链进行延长,而富含G的链又能通过GC配对使其终端回折形成特殊的发卡结构,这样DNA复制时新链5端缺失就可以得到补齐,这就为真核生物解
15、决了DNA末端复制问题。2021/7/26172021/7/2618末端补齐机制末端补齐机制:55G-C配对回折352021/7/2619 另一功能 是修复断裂的染色体末端,从而避免了外切酶对染色体DNA更多的切割,维护了基因组遗传的稳定性。断裂染色体末端即使没有完整的端粒重复序列存在,但如有富含G、T的DNA存在,它也能被端粒酶作为引物DNA并为之延伸端粒序列,从而修复染色体断裂末端。2021/7/2620端粒端粒酶对细胞死亡和细胞永生化的影响端粒端粒酶对细胞死亡和细胞永生化的影响 GryfeR等于1997年提出了关于细胞衰老和永生学说,认为人的正常体细胞分裂次数达到界限时,染色体端粒长度缩
16、短到一定程度,有丝分裂便不可逆地被阻断在细胞周期的G1期和G2/M期之间的某个时期,这时的细胞便进入了老化期,随后死亡.如果细胞被病毒感染,或p53、RB、p16INK4、ATM、APC等肿瘤抑制基因发生突变,或K ras等原癌基因被激活,或DNA错配修复基因(如hMSH2等)发生突变,或某些基因DNA序列发生了高度甲基化,或仅发生了低度甲基化,从而(在未发生核甘酸突变的情况下)改变了该基因的表达,此时细胞便能越过阻断点继续进行有丝分裂。随着有丝分裂进行,端粒长度不断缩短,缩短到一定程度时,染色体发生结构畸变,大部分细胞便死亡,少部分细胞激活了端粒酶活性,不断合成端粒DNA补充端粒的长度,端粒
展开阅读全文