Blackburn的实验
四GT 酵GT 四CA pBR322 5’ 3’ 四膜虫抽提物 加热或 蛋白酶
孵育
孵育
实验推论
1）端粒的加尾方向是按GT链从5’端
2）每次加一个重复单位。
3’端。
3）似为“无模板复制”。
4）被加尾的末端序列具有特异性。 5）催化加尾的应是细胞抽提物中一种具有酶活性的物 质。
反 义 核 酸
突变 RNA 的引 入
端粒 酶蛋 白抑 制剂
端粒酶 生物学 抑制剂
A 针对人端粒酶RNA组分
反 义 核 酸
核 酶
突变 RNA的 引入
B 针对端粒酶蛋白质
1300Ku 同源序列分析
HTERT
TP1
p127
P230-240

西班牙和英国研究人员最近发现，一种 新型的验血方法可以确定一个人的衰老 速度，甚至还有可能评估出他们还能活 多久。这种检测方法将于2011年年底在 英国上市。实际上，这种方法就是提取 血液中的白细胞，测试白细胞中端粒的 长度，由此来推断一个人的寿命。因此， 这种方法也被称为所谓的“科学算命”。 人和动物的染色体两端有一个帽子状的 东西，称为端粒。端粒实际上就是一种 特殊的DNA片段。它的长度和端粒酶的 活性决定着生物的寿命。
保护端粒不受核酸酶或化学修饰的作用 一般是紧密的非共价键结合
纤毛虫类
人类
4 端粒的功能
随着对端粒分子组成结构的阐明，端粒对维护染色 体完整性的功能已不是一个笼统的概念。活跃在细胞中 枢并当担着延续生命重任的染色体脱氧核糖核酸其实面 临的是一个“危机四伏”的境界，它对外要抵御核酸酶 等各种因素袭击，对内则有一个难以“自圆其身”的所 谓“末端复制问题”。端粒的存在正是扮演了一个卫士 的角色，它就象是一个尽忠职守的“生命卫士”，不但 避免了外界因素的入侵，而且在复制过程中，把基因组 序列包裹在内部，以牺牲自身而避免染色体结构基因被 侵蚀，从而防止了遗传信息的丢失，维护了染色体结构 和功能的完整性。
保护染色体结构和功能的完整性
染色体
对外: 抵御核酸酶等外界 的 因素的袭击
对内: 染色体脱氧核糖核酸 末端复制问题
染色体脱氧核糖核酸的末端复制问题：
3’ 5’ 3’ RNA引物水解
5 ’RNA引物
3’
3 ’
即DNA复制过程不能"自始至终"完整地复制整个线 性染色体，而是每次都在其5'末端留下一个空缺未能填 补（即RNA引物降解），如果细胞没有办法添补这些空 隙，染色体DNA将随着每一次的细胞分裂而不断缩短， 直至这种缺隙侵蚀到染色体的结构基因而使细胞消亡。
领头链
5’
5’
随从链
5 端粒的研究体系
1)纤毛原虫动物
四膜虫：其巨核形成过程中，经历了端粒从无到有 的发育过程。
2) 酵母 外源脱氧核糖核酸转化酵母细胞后，在其末端形成 新端粒的效率很高。
6 端粒的复制模型
1）早期的原始复制模型
2）端粒酶模型
3）重组模型
1 端粒酶的发现
酵母TS
四膜虫TS
酵母细胞 酵母细胞 Shampay的加尾实验

“生命长度”公司 比拉斯科等人开办了一个 名为生命长度（Life Length）的公司，所有测 试端粒以预知寿命的医学和商业活动都由该公 司来负责。 具体方法是，生命长度公司与英 国在内的欧洲医学公司合作，将检测方法推向 市场。英国和欧洲的医学公司为生命长度公司 提供血样，然后这些血样送到马德里的生命长 度公司进行测试。具体收费是500欧元。尽管 比拉斯科并未解释如何测试，但具体方法可以 由过去的研究获知。血液中含有的有形成分包 括红细胞、白细胞、血小板以及一些干细胞。 但是，最能反映人的生理和病理状态的是白细 胞，因为白细胞内部有染色体，染色体两端当 然有端粒。已有的研究发现，测试白细胞中染 色体上的端粒可以推断一个人寿命的长短，同 时还能发现一些疾病的蛛丝马迹，因为端粒明 显地与衰老和疾病有关。
（ Tetrahymena）的 端粒是由一种极短的简单重复序列 TTGGGG多次重复而成。 从那以后，包括动物、植物和微生物在内的多种生物的 端粒序列已被确定，它们均是由富含G和T的简单重复序列 不断重复而成。
1978年首次发现四膜虫端粒的分子组成： 端粒
5 n（CCCCAA） ’
染色体DNA
端粒
与细胞衰老和癌变
细胞永生化
5’ 端粒
端粒维持
染色体DNA
端粒 5’
端粒消耗
细胞衰老
“人体的正常细胞经过有限的分裂次数后即进入衰老 阶段，停止增殖而最终走向衰亡。呈恶性生长的癌细胞似 乎摆脱了正常衰老过程的约束，在无拘无束地高速生长中 获得“永生”。衰老和肿瘤相互对立却又同为人类的“天 敌”，两者之间千丝万缕的关联一直以来为人们所关注。
介导细胞衰老
P53基因、Rb基因突变
细胞继续分裂至“危象期” （端粒缩短） 大量细胞死亡 少量细胞“永生化” （端粒酶活化）
3 端粒酶抑制剂-抗癌治疗的新靶点
1） 端粒酶靶点的优势
特异性：
正 常 细 胞 癌 细 胞
B 广谱性：存在于各类恶性肿瘤细胞中 85%以上的恶性细胞中陷阱（+）
2
染色体
端粒
端粒长短与细胞生命历程密切相关
端粒
染色体
细胞分裂
端粒
细胞分裂
细胞将停止分裂而趋于老化
端粒
染色体
端粒
细胞分裂
细胞分裂
细胞将停止分裂而趋于老化
相关实验证据
1）培养细胞： 端粒长度随分裂次数增多而缩短。
端粒长度和细胞分化程度呈反比。
2）人体：
端粒平均长度随年龄增大而变短。

斯考达拉科斯等人的研究也可以从另外的角度 来解释人的衰老和患病。例如随着年龄的增长， 人们患癌的几率增加，原因之一是白细胞的端 粒缩短，因而导致了自身衰老。白细胞是全身 的免疫细胞，由于自身衰老其免疫功能不再强 大和正常，因此也就不能有效抗御异常细胞， 如癌细胞的生长。而运动可以防止白细胞内染 色体端粒变短，进而维持白细胞正常免疫功能， 这就解释了为什么运动具有抵御癌症的作 用。 同样的解释也适用于心脏病。在高血压 等多种因素作用下，老化的白细胞会使血小板 加速聚积。加强运动可以保持白细胞的年轻状 态，因而可以有效清除血小板聚积，也就可以 预防血栓、心肌梗死和高血压等疾病的发生。

愿意测试端粒的人通常对生活持有积极的态度。 通过测试端粒，如果知道自己的端粒较短，可 能寿命不长，就会提前做好人生的准备。这种 准备包括几方面。其一，通过多种因素来弥补 端粒较短的不利因素。过去的研究表明，尽管 基因是决定人们长寿和健康的一类重要因素 （例如端粒就是决定人们寿命长短的一组特殊 基因），但是基因也仅仅是长寿的部分原因， 所起的作用大约是25％－30％。决定寿命的更 多的因素是后天的生活方式，包括合理膳食、 适量运动、戒烟戒酒、心理平衡等。所以，测 试者即使获悉自己端粒较短，也可以通过后天 的生活方式来弥补，从而以其他方式延长自己 的寿命。这是一种积极的生活方式。
反义 RNA
3）Greider的点突变实验：
端粒酶 RNA序列
C 点突变 A
端粒
GTTG T
A C C
端粒酶
C
A
A
端粒酶蛋白质
1995年，首次从四膜虫克隆到端粒酶蛋白质组分：
p80
p95
遗传密码
碱基互补
人类端粒酶蛋白质
同源序列
？
核酸探针
重组DNA分子
3 端粒酶的功能
5 1.结合礼$ ’ TTGGGGTTGGGGTTGGGG oH3’ CCAACCCC 3 2.聚合 ’ 5 TTGGGG TTGGGGTTGGGGTTGGGG ’ CCAACCCC 3.移位 3’ 5 ’ TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGG CCAACCCC CCAACCCC
3 （TTGGGG）n ’
n（GGGGTT） 人端粒的分子组成：
5 n（CCCTAA） ’
（AACCCC）n
3 （TTAGGG）n ’
n（GGGATT）
（AATCCC）n
3 端粒结合蛋白
端粒帽 染色体DNA 端粒帽
5 n（CCCCAA） ’
3 （TTGGGG）n ’
n（GGGGTT）
（AACCCC）n

美国费城威斯塔研究所基因专家斯考达拉科斯 等人进行了一项研究，测量长跑运动员和经常 运动的人白细胞中染色体端粒的长度，并将他 们的白细胞的端粒与相同年龄段、身体健康、 从不吸烟但运动量很小的人的端粒作比较分 析。 结果发现，爱运动者比不爱运动者的心 率较慢，血压和胆固醇水平较低。而且，爱运 动者的白细胞染色体端粒长度更长，同时，端 粒酶活性更高。这能解释为何喜爱运动者比不 爱运动者更长寿。因为，前者的端粒长，而且 端粒酶的活性更高，这有助于保持端粒长度， 也就延缓了衰老。这与2009年的诺贝尔奖获得 者的研究结果是吻合的。
近年来端粒酶热点的出现被认为是联结着肿瘤和衰老 研究的一条全新纽带，国际权威期刊单元、科学等逐年递 增地刊载相关论文和报道，对端粒和端粒酶这一研究方向 予以相当关注，认为有可能对肿瘤、衰老等重大生命课题 产生深远影响。”
目录
端粒的结构与功能 端粒酶的结构与功能 端粒、端粒酶与细胞衰老
端粒、端粒酶与恶性肿瘤
体细胞端粒长度大大短于生殖细胞。
端粒酶与细胞存亡
端粒酶 端粒
端粒酶催化端粒不断延长，从而抵消因染色体复制、 细胞分裂导致的脱氧核糖核酸缩短，使得染色体脱氧核 糖核酸完好无损，细胞能够顺利地分裂繁殖。
相关实验证据：
1）四膜虫： 端粒酶改变时端粒缩短、细胞死亡。
2）酵母：
端粒酶基因突变导致端粒变短、细胞衰老。
1 端粒的发现
二十世纪三十年代， Barbava McClintock 和 Hermann J.Muller发现，染色体的末端有一种能稳定染色体结构和