2020年6月9日 星期二

telomere 端粒



Elizabeth Blackburn discovered the molecular structure of telomeres and co-discovered the enzyme telomerase. Her research offers hope for cancer treatment, clues to the mystery of ageing and even biological links between life circumstance and lifespan.

伊麗莎白·布萊克本(Elizabeth Blackburn)發現了端粒的分子結構,並共同發現了端粒酶。 她的研究為癌症治療提供了希望,為衰老的奧秘提供了線索,甚至為生活環境和壽命之間的生物學聯繫提供了線索。


人類染色體上的端粒
端粒的位置。
人類端粒DNA的四連體結構。圖片來源:NDB UD0017
端粒(英語:Telomere)是真核生物染色體末端的DNA重複序列,作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂週期。 由於DNA複製的機制,每次染色體複製後,延遲股上的染色體末端必無法被複製。[1]因此,真核生物在染色體末端演化出端粒以作為可被重複遺棄的片段。[2]一旦端粒消耗殆盡,細胞將會立即啟動凋亡機制。因此,端粒被推測和細胞老化有明顯的關係。人體的部分細胞,例如精原母細胞癌症細胞等,含有端粒酶,能在DNA末端接上新的端粒片段,其端粒不會隨著分裂次數增加而縮短,因此能無限複製。

概念[編輯]

端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體,它與端粒結合蛋白一起構成了特殊的「帽子」結構,能夠維持染色體的完整和控制細胞分裂週期。
端粒DNA是由簡單的DNA高度重複序列組成的,染色體末端沿著5'到3' 方向的鏈富含 GT。在酵母和人中,端粒序列分別為C1-3A/TG1-3和TTAGGG/CCCTAA,並有許多蛋白與端粒DNA結合。端粒DNA主要功能有:第一,保護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複製的末端隱縮,保證染色體的完全複製。端粒、著絲粒和復制原點是染色體保持完整和穩定的三大要素。同時,端粒又是基因調控的特殊位點, 常可抑制位於端粒附近基因的轉錄活性(稱為端粒的位置效應,TPE)。在大多真核生物中,端粒的延長是由端粒酶催化的,另外,重組機制也介導端粒的延長。

發現和歷史[編輯]

  1. 20世紀30年代,Muller發現被X射線打斷的果蠅染色體其末端存在一種特殊序列,該序列與常染色體相較極穩定,故根據希臘文將其命名為「端粒」(Telomere)。
  2. 20世紀70年代,Olovnikov提出假設,認為染色體末端序列的丟失能夠導致細胞退出增殖週期,但並沒有直接證據證實這一假說的成立。
  3. 1978年,Blackburn和Greider等克隆出四膜蟲端粒結構[1],證明為串聯線性核苷酸序列,組成為5′—GGGGGTT —3′。後來實驗又證明了脊椎動物的端粒均含有豐富的鳥嘌呤重複序列。
  4. 1985年,Greider等發現端粒酶,可用於給端粒DNA加尾。

結構[編輯]

端粒(telomere)是由許多成串短的重複序列所組成。該重複序列通常一條鏈上富含G(G-rich),而其互補鏈上富含C(C-rich)。一個基因組內的所有端粒都是由相同的重複序列組成,但不同物種的端粒的重複序列是不同的。


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