端粒
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英文名： Telomeres
端粒是線狀染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，在正常人體細(xì)胞中，可隨著細(xì)胞分裂而逐漸縮短。把端粒當(dāng)作一件絨線衫袖口脫落的線段，絨線衫像是結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的DNA，排在線上的DNA決定人體性狀。它們決定人頭發(fā)的直與曲，眼睛的藍(lán)與黑，人的高與矮等等，甚至性格的暴躁和溫和?！ ?/p>
目錄 |
功能
穩(wěn)定染色體末端結(jié)構(gòu)，防止染色體間末端連接，并可補(bǔ)償滯后鏈5'末端在消除RNA引物后造成的空缺。
組織培養(yǎng)的細(xì)胞證明，端粒在決定動(dòng)植物細(xì)胞的壽命中起著重要作用，經(jīng)過(guò)多代培養(yǎng)的老化細(xì)胞端粒變短，染色體也變得不穩(wěn)定。
細(xì)胞分裂次數(shù)越多，其端粒磨損越多，壽命越短。 通常情況下，運(yùn)動(dòng)加速細(xì)胞的分裂，運(yùn)動(dòng)量越大，細(xì)胞分裂次數(shù)越多，因此壽命越短。所以體育運(yùn)動(dòng)一定要適可而止?！ ?/p>
組成
端粒DNA是由簡(jiǎn)單的DNA高度重復(fù)序列組成的，染色體末端沿著5'到3' 方向的鏈富含 GT。在酵母和人體中，端粒序列分別為C1－3A/TG1－3和TTAGGG/CCCTAA，并有許多蛋白與端粒DNA結(jié)合。端粒DNA主要功能有：第一，保護(hù)染色體不被核酸酶降解；第二，防止染色體相互融合；第三，為端粒酶提供底物，解決DNA復(fù)制的末端隱縮，保證染色體的完全復(fù)制。端粒、著絲粒和復(fù)制原點(diǎn)是染色體保持完整和穩(wěn)定的三大要素。同時(shí)，端粒又是基因調(diào)控的特殊位點(diǎn), ?？梢种莆挥诙肆８浇虻?a href="/w/%E8%BD%AC%E5%BD%95" title="轉(zhuǎn)錄">轉(zhuǎn)錄活性（稱為端粒的位置效應(yīng)，TPE）。在大多真核生物中，端粒的延長(zhǎng)是由端粒酶催化的，另外，重組機(jī)制也介導(dǎo)端粒的延長(zhǎng)?！ ?/p>
發(fā)現(xiàn)之旅
科學(xué)家們?cè)趯ふ覍?dǎo)致細(xì)胞死亡的基因時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種叫端粒的存在于染色體頂端的物質(zhì)。端粒本身沒(méi)有任何密碼功能，它就像一頂高帽子置于染色體頭上。在新細(xì)胞中，細(xì)胞每分裂一次，染色體頂端的端粒就縮短一次，當(dāng)端粒不能再縮短時(shí)，細(xì)胞就無(wú)法繼續(xù)分裂了。這時(shí)候細(xì)胞也就到了普遍認(rèn)為的分裂100次的極限并開始死亡。因此，端粒被科學(xué)家們視為“生命時(shí)鐘”。
科學(xué)家由此又開始研究精子和癌細(xì)胞內(nèi)的染色體端粒是如何長(zhǎng)時(shí)間不被縮短的原因。1984年，分子生物學(xué)家在對(duì)單細(xì)胞生物進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)了一種能維持端粒長(zhǎng)度的端粒酶，并揭示了它在人體內(nèi)的奇特作用：除了人類生殖細(xì)胞和部分體細(xì)胞外，端粒酶幾乎對(duì)其他所有細(xì)胞不起作用，但它卻能維持癌細(xì)胞端粒的長(zhǎng)度，使其無(wú)限制擴(kuò)增。
早在30年代，繆勒(Muller)和麥克林托克(Meclintock)等就已發(fā)現(xiàn)了端粒結(jié)構(gòu)的存在。1978年，四膜蟲的端粒結(jié)構(gòu)首先被測(cè)定。1990年起，凱文．哈里(Calvin Harley)就把端粒與人體衰老掛上了鉤：第一、細(xì)胞愈老，其端粒長(zhǎng)度愈短；細(xì)胞愈年輕，端粒愈長(zhǎng)，端粒與細(xì)胞老化有關(guān)系。衰老細(xì)胞中的一些端粒丟失了大部分端粒重復(fù)序列。當(dāng)細(xì)胞端粒的功能受損時(shí)，就出現(xiàn)衰老，而當(dāng)端?？s短至關(guān)鍵長(zhǎng)度后，衰老加速，臨近死亡。第二、正常細(xì)胞端粒較短。細(xì)胞分裂會(huì)使端粒變短，分裂一次，縮短一點(diǎn)，就像磨損鐵桿一樣，如果磨損得只剩下一個(gè)殘根時(shí)，細(xì)胞就接近衰老。細(xì)胞分裂一次其端粒的DNA丟失約30～200bp(堿基對(duì))。第三、研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中存在一種酶，它合成端粒。端粒的復(fù)制不能由經(jīng)典的DNA聚合酶催化進(jìn)行，而是由一種特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶——端粒酶完成。正常人體細(xì)胞中檢測(cè)不到端粒酶。一些良性病變細(xì)胞，體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中也測(cè)不到端粒酶活性。但在生殖細(xì)胞、睪丸、卵巢、胎盤及胎兒細(xì)胞中此酶為陽(yáng)性。令人注目的發(fā)現(xiàn)是，惡性腫瘤細(xì)胞具有高活性的端粒酶，端粒酶陽(yáng)性的腫瘤有卯艇癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌等等。人類腫瘤中廣泛地存在著較高的端粒酶耥端撾酶作為腫瘤治療的靶點(diǎn)，是當(dāng)前較受關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
其他與壽命有關(guān)的基因也在被不斷地發(fā)現(xiàn)，它們的工作原理與端粒相似?？茖W(xué)家們不但希望能找到人體內(nèi)所有的生命時(shí)鐘，更希望找到撥慢時(shí)鐘的方法。目前很多植物的端粒酶已被提取出，許多國(guó)家的研究組正在從事相關(guān)課題的研究。有觀點(diǎn)聲稱，即使可保護(hù)端粒在分裂中不被降解的藥物被發(fā)明，其對(duì)于生命常青的意義也有待商榷，應(yīng)為當(dāng)一個(gè)老年人被植入年輕的端粒后，其身體是否能接受還是一個(gè)問(wèn)題
憑借“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體的”這一成果，揭開了人類衰老和罹患癌癥等嚴(yán)重疾病的奧秘的三位美國(guó)科學(xué)家（美國(guó)加利福尼亞舊金山大學(xué)的伊麗莎白?布萊克本(Elizabeth Blackburn)、美國(guó)巴爾的摩約翰?霍普金斯醫(yī)學(xué)院的卡羅爾?格雷德(Carol Greider)、美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的杰克?紹斯塔克(Jack Szostak)。） 獲得2009年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?！ ?/p>
相關(guān)遺傳病
在染色體亞端粒區(qū)存在高度同源性序列在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生異常同源重組，而導(dǎo)致該區(qū)域發(fā)生微小的缺失、重復(fù)或染色體相互易位，稱為染色體亞端粒區(qū)重組異常。該疾病患者主要表現(xiàn)為不同程度的智力低下、伴有生長(zhǎng)發(fā)育遲緩和各器官、系統(tǒng)的畸形。目前研究發(fā)現(xiàn)由此機(jī)制導(dǎo)致的智力低下約占智力低下患者的三體綜合征。
圖片說(shuō)明：端粒就像DNA的帽子，保護(hù)DNA重要信息不丟失(圖片來(lái)源：ALFRED PASIEKA/ SCIENCE PHOTO LIBRARY)
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