细胞内正常复制。这一方面证实了端粒对染色体的保
护作用，也使 DNA的大片段克隆成为可能，为后来
的人类基因组测序奠定了基础。
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一、端粒与端粒酶的发现
1984年，伊丽莎白在试验中发现了一 个有趣的现象：不论是四膜虫还是酵 母自身的端粒序列都可以在酵母中被 保护和延伸。而带着四膜虫端粒DNA 的人工染色体进入到酵母后，复制后 被加上的是酵母端粒序列而非四膜虫 的端粒序列。
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三、端粒酶的结构与功能
目前认为端粒酶主要由3个部分构成，即端粒 酶 RNA(telomerase RNA，TR)、端粒酶相关蛋 白质(telomerase — associated protein， TP1/ TP2) 和端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase，TERT)。
长寿梦想的“天梯”
——端粒与端粒酶
主人：杨长友
重庆师范大学生命科学学院 生物化学与分子生物学专业
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2009年诺贝尔生理学或医学奖
贡献：揭示了 “how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase” (染色体是如 何被端粒和端粒酶保护的)。
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一、端粒与端粒酶的发现
实验过程大致如下： 1、将底物寡聚核苷酸（端粒DNA、随机序列 DNA）进行放射性标记； 2、将高浓度的寡聚核苷酸底物与高浓度的四 膜虫细胞裂解液一起孵育； 3、通过放射性标记的核苷酸来检测体外端粒 序列的合成。
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一、端粒与端粒酶的发现
结果显示，当四膜虫细胞裂解液加入四膜虫或 酵母端粒序列DNA时，其明显被重新加上了 DNA碱基，而且以 6个碱基递增的方式延长， 与四膜虫端粒重复基本单位为 6个碱基正好吻 合，而对于随机序列的DNA底物并不发生延伸。
受伤害时，细胞就会停止分裂，或者变得不稳定。 因此，生物体细胞分裂的次数是有限的，端粒的 长度也就决定了细胞的寿命，所以端粒又被称为 “生命的时钟”。
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三、 端粒酶的结构与功能
端粒酶(又称端粒体酶)是由端粒酶RNA 组 分和蛋白质组分共同构成的核糖核蛋白复 合物，这个酶复合物中的RNA是模板， 其上含有引物特异识别位点，而蛋白质成 分则具有催化活性。
实验结果证明，端粒 DNA的延伸是通过“ 酶” 来完成的，且这种酶的活性不依赖于DNA模板。 这种酶后来被命名为“端粒酶” （telomerase）。
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一、端粒与端粒酶的发现
1985年，卡罗尔和伊丽莎白在四膜虫细 胞核提取物中首先发现并纯化了端粒酶。 之后 ，耶鲁大学 Morin于 1989年在人宫 颈癌细胞中也发现了人体端粒酶。
Elizabeth H. Blackburn Carol W. Greider
伊丽莎白·布莱克本 卡罗尔·格雷德
Jack W. Szostak
杰克·绍斯塔克
美国加利福尼亚 旧金山大学
美国巴尔的摩约
美国哈佛医学院
翰·霍普金斯医学院
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主要内容
端粒与端粒酶的发现 端粒的结构与功能 端粒酶的结构与功能 端粒及端粒酶与衰老、癌症的关系 端粒与端粒酶的研究现状 影响端粒长度的因素
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一、端粒与端粒酶的发现
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一、端粒与端粒酶的发现
1984年，卡罗尔作为博士研究生进入伊丽 莎白实验室， 开始了端粒末端合成机制的 研究工作。
她们假设端粒是由某种酶合成 ， 那么在 细胞裂解液里应该有这种酶的存在， 如果 使用四膜虫细胞裂解液在体外能检测到端 粒序列的复制和延伸， 那无疑证实这种 “ 酶” 的存在。
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一、端粒与端粒酶的发现
• 端粒最早是由著名的遗传学家赫尔曼·缪勒 （Hermann Muller，因为发明用 X射线突变基因而 获得1946 年的诺贝尔生理或医学奖）于1938 年发现 的。
• 缪勒给这种天然末端结构取了个形象的名字—— telomere， 这是由希腊语“telos” (末端) 及“meros” (部分) 组成的。中文翻译为“ 末端的颗粒” ， 简称 “ 端粒” 。
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端粒及其基本结构
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二、端粒的结构与功能
• 端粒的主要功能
①保护染色体末端免遭融合、重组，防止染色体在细 胞内被化学修饰或被核酶降解；维持染色体的完 整性。
②阻止细胞对染色体末端的DNA损伤反应。 ③为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，
保证染色体的完全复制。 ④决定细胞的寿命。当端粒再也无法保护染色体免
• 1941年芭芭拉·麦克林托克 （Barbara McClintock， 因为发现玉米的转座子获得1983年诺贝尔生理或医 学奖 ）在玉米的遗传学研究中也证实端粒的存在。
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端粒的位置
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一、端粒与端粒酶的发现
• 1978 年伊丽莎白通过体外 DNA 复制实验，推断出模 式生物四膜虫（Tetrahymena thermophila）的端粒中 含有许多重复的 5’- CCCCAA- 3’六碱基序列，首次 阐明了四膜虫的端粒结构。同时，杰克·绍斯塔克正
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二、端粒的结构与功能
• 端粒 (telomere)也称端区，是真核生物线性染色体的 天然两末端，呈膨大粒状，由染色体末端DNA重复 片断（富含G、C）与蛋白质组成（端粒结合蛋白和 端粒相关蛋白）。
• 端粒既有高度的保守性，又有种属特异性。 哺乳动 物端粒的重复序列为( TTAGGG／AATCCC) ， 其 中G链3’端是一段单链的悬突(overhang) 。电镜观察 发现， 端粒结构是一个双环结构， 由T环(T-loop， 端粒环) 和D环(D-loop，替代环) 构成， T环在染色 体末端形成一个帽子结构 ，可防止核酶以及连接酶 作用于端粒。同时， T环结构在端粒长度的维持机 制中起重要作用。
试图在酵母中建构人工线性染色体，希望它能够像自
然染色体一样在细胞中复制。但他构建的人工染色体 转化入细胞后总是很快降解。
• 1980年，当伊丽莎白报道她关于端粒DNA的发现时，
引起了杰克的极大兴趣。于是二人合作将新发现的四
膜虫端粒序列和人工染色体连接到一起，而后导入酵
母细胞。奇迹出现了，人工染色体不再降解，可以在