1984年，布莱克本的实验室发现酵母的端粒序列是由 不太规则的TG1-3/C1-3A重复序列组成的。
形象地说，线性DNA就像一条鞋带，端粒就像两头的 塑胶套，没有塑胶套的保护，鞋带很容易劈叉，磨损， 直至散架
1984年，格雷德作为博士生加盟了布莱克本的实验室。 在捣碎无数的四膜虫之后，他们终于成功的分离了端 粒酶 。
1972年，James Watson首先提出了染色体复制的末端隐缩问题
1939年，Barbara McClintock（因为发现玉米的 转座子获得诺贝尔奖）发现玉米细胞的染色体 断裂末端容易融合，而正常染色体的自然末端， 为什么不容易相互融合呢？合理的推测是，染 色体的自然末端不同于非正常的DNA断裂末端， 它应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的 相互融合。
3、端粒酶相关蛋白(TEP)
⑴ 端粒酶相关蛋白-1(TEP1)是一多功能的RNA 结合蛋白， 对端粒酶活性起调节作用
⑵ 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。
端粒酶在人体细胞永生性转化中
端粒酶被抑制 正常人体细胞
端粒丢失
M1期阻滞 细胞分裂停止
↓ M1—M2期间隔 双着丝粒形成
↓ M2期退化 染色体失稳
SV40T抗原 Rb、P53与病毒蛋白结合、突变
永生化
端粒酶被激活
细胞凋亡
端粒变化与肿瘤发生
尽管有研究认为端粒长度维持还可以借助于非端 粒酶依赖模式，即端粒替代延长（altematire Lengthening of telomere ALT）机制，但其存在上并 不能否认永生化细胞中端粒酶的重要作用。
布莱克本发现端粒序列所用到的简单模式生物四 膜虫
四膜虫的小染色体众多，也就说端粒可能非常丰富。 这就为端粒研究提供了得天独厚的材料。
1978年，布莱克本通过体外合成参入dNTP的实验，利 用四膜虫的染色体发现端粒的秘密。推断四膜虫的端 粒是由许多重复的5‘-CCCCAA-3’六个碱基序列组成的 。
端粒DNA (Telomer) TTGGGG(T2G4)序列高度重复的末端
5’ TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGG 3’ (富含 G 链)
3’ AACCCC AACCCC AACCCC 5’
(富含 C 链)
（二） 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。
这是百年来诺贝尔奖第一次同时颁发给两位女性科学 家，他们3人将分享1000万瑞典克朗（约合966．7万元 人民币）奖金。
三位获奖科学家
3位获奖者中，布莱克本最具名望，2007年曾入选《时 代》百大最具影响力人物。其余两位得主都是自她的 研究得到启发，并与她合作取得成果。除了科研了得， 她的敢言作风亦为人称道，她曾获美国前总统小布什 委任入生物伦理委员会，但她在布什禁止干细胞研究 后，公开批评他以意识形态干预科学研究，2004年被 辞退。
在逐渐明晰了染色体末端特殊结构的概念之后， 人们给了它一个专有名称-端粒（telomere）。
二、端粒的基本性质
三、端粒的基本功能
四、端粒的研究历史
2009年10月5日，伊丽莎白・布莱克本、卡萝尔・格雷 德和杰克・绍斯塔克三位美国科学家一起获得了今年 的诺贝尔生理学或医学奖。关于他们获奖的原因，颁 奖词中这样描述：“他们解决了生物学的一个重大问 题：在细胞分裂时，染色体如何完整地自我复制以及 染色体如何受到保护以免于退化。这三位诺贝尔奖获 得者已经向我们展示，解决办法存在于染色体末端 ――端粒，以及形成端粒的酶――端粒酶。”
端粒和端粒酶发现大事记
1939年，Barbara McClintock发现玉米细胞的染色体断 裂末端容易融合 1972年，James Watson提出染色体复制的末端隐缩问题 1978年，报道四膜虫的端粒序列 1982年，端粒的发现导致人工染色体的发明 1984年，报道酵母的端粒序列 1985年，报道四膜虫的端粒酶活性 1989年，报道四膜虫端粒酶的RNA亚基 1994年，报道酵母端粒酶的RNA亚基 1995年，报道酵母端粒酶活性 1996年，纯化了四膜虫端粒酶的催化亚基,遗传筛选到 酵母端粒酶的催化亚基 1997年，证明了四膜虫和酵母端粒酶的催化亚基
这个端粒酶的名字有点与众不同。我们一般在给酶命 名时，都以它的作用对象命名。比如，分解淀粉的叫 做淀粉酶，分解蛋白质的叫做蛋白酶。而端粒酶刚好 相反，它是以产物命名。更有意思的是，它合成端粒 的DNA片断是自带的。也就是说，端粒酶相当于一个 小作坊，自己为合成端粒DNA提供复制所需的原材料， 完成添加端粒所需的重任。
肿瘤部位/类型
与肿瘤邻近正常组织/ 肿瘤组织（%） 良性病变
肺 乳腺 前列腺 结肠
肝 卵巢
肾 神经母细胞瘤 血液（淋巴瘤，CLL ALL）
脑 其它（头顶部，Wilms瘤）
合计
3/68（4.4%） 2/28（7.1%） 1/18（5.6%）
0/45（0） ——
0/8（0） 0/55（0） 0/17（0）
1980年，在一次科学会议上，布莱克本为这个看似无 趣的秘密找到了用武之地。这要感谢听她报告的绍斯 塔克。当时绍斯塔克正打算给酵母细胞人工合成一条 DNA。但是，光秃秃DNA的容易给酵母细胞中的核酸 酶吃掉。布莱克本和绍斯塔克一拍即合，决定给DNA 片段末端加上这些CCCCAA碱基序列结果让人大吃一 惊——人工DNA能够稳定的存在于酵母细胞内。
五、端粒及端粒酶的结构特点
（一）端粒的结构及组成
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。
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。
四膜虫端粒酶对端粒DNA的复制模式图
端粒酶的爬行模型（动画演示）
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 Байду номын сангаас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。
端粒酶的RNA亚基是合成端粒DNA的模板，对于 端粒酶的结构和催化活性都十分重要.人端粒酶RNA有 455个核苷酸.端粒酶RNA重要序列缺乏保守性，但都 有保守的二级结构，端粒酶的RNA决定了端粒DNA的 序列。
1、端粒酶RNA 哺乳动物端粒酶RNAs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）
端粒酶示意图
端粒酶活性取决于它的RNA和蛋白质亚基.端粒酶至少 包含两个活性位点.端粒酶除了具有反转录活性外，还 具有核酸内切酶的活性。另外一个重要的功能就是合 成串联重复的TTAGGG序列，为TRF2提供结合位点， 防止染色体的末端融合。
第八讲 端粒与端粒酶
沈晗
一、端粒概念的提出
线性DNA复制过程中会出现一个问题，复制结束时，随从链的5’ 末端的RNA引物会被细胞中的RNA酶所降解，因为缺乏3’-OH， 缺口不能被补上，所以每复制一轮，RNA引物降解后新生成的5’ 末端都将缩短一个RNA引物的长度 ，尽管这个引物不长，但是细 胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短， 最终就会消失 ！
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态过程: 受双链端粒结合蛋白包括RAP1 (芽殖酵母) 、存在 于t环的TRF1 (依赖于端粒酶)和TRF2(不依赖于端 粒酶)的负调控。
六、端粒－端粒酶对与肿瘤的发生
“端粒－端粒酶假说”认为端粒酶的激活与细胞永 生化和恶性肿瘤的发生、发展密切相关。染色体末端的 端粒DNA进行性的缩短是限制人细胞寿命的先决条件。 相对地,端粒酶的激活,合成端粒的DNA被认为是细胞永 生化和癌症发展必需的一步。目前的资料证实,端粒酶 对长期成活的组织和长期进行有丝分裂的细胞是必需的。
自从1994年Kim等创立TRAP法检测端粒酶活性以来， 越来越多的文献证明端粒酶活性在大多数人类原发性 肿瘤标本及肿瘤衍生细胞系中可被检测到。
美国学者在400多例来源于12 种不同组织的原发 肿瘤病例中，肿瘤组织的端粒酶阳性率高达84.8％， 而肿瘤周围组织或良性病变中阳性率仅为4.4％。
附表 人体组织中端粒酶活性
布莱克本出生于澳大利亚，来自一个医生世家，家人 期望她从医，但她却决意要走科研之路。1971年，她 在英国剑桥大学攻读博士学位，师从诺贝尔得主桑格 （Fred Sanger）。
1975年获得博士学位后，她转到耶鲁大学，开始研究 端粒。1978年在加利福尼亚大学伯克利分校建立实验 室，经过不懈努力，终取得重大发现 。
端粒和端粒酶的一系列发现完美地解释了这两个问题：
染色体末端的DNA由简单重复的端粒序列构成，端粒 （保护着染色体末端，使之区别于一般的断裂染色体 末端，而不被各种酶降解，相互之间不会融合。