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关于DNA复制端粒和端粒酶的内容

2022.3.10

  在1941年,美籍印度人麦克林托克(Mc Clintock)就提出端粒(telomere)的假说,指出染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。已知染色体端粒的作用至少有2:a.保护染色体末端免受损伤,使染色体保持稳定;b. 与核纤层相连,使染色体得以定位。

  弄清楚DNA复制过程之后,在20世纪70年代,科学家对DNA复制时新链5’端的RNA引物被切除之后,空缺为如何被填补的提出了质疑。如果不填补岂不是DNA每复制一次就短一点。后随链复制为例,RNA引物被切除后,冈崎片段之间是由DNA聚合酶I催化合成的DNA填补之,然后再由DNA连接酶将它们连接成了一条完整的链。可是DNA聚合酶I催化合成DNA时,需要自由3’—OH作为其引物,最后余下子链的5’则无法填补,于是染色体就短一点。

  在正常体细胞里普遍存在着染色体酶复制一次端粒就短一次的现象。推测,可能一旦端粒缩短至某一阈限长度一下时,就会发出一个警报,指令细胞进入到衰老;或许为当细胞判断出它们的染色体已变得太短了,所以是分裂也就停止了,造成了正常体细胞寿命有一定界限。可是在癌细胞中染色体端粒却一直维持在一定长度上,这是为什么,这是因为DNA复制之后,将染色体末端短缺部分补上需要端粒酶,是一种含有RNA的酶,其既解决了模板,又解决引物的问题。在生殖细胞与85%癌细胞中都测出了端粒酶具有活性,可是在正常体细胞中却无活性,20世纪90年代中期Blackburn首次在原生动物中克隆出端粒酶基因。

  端粒酶在癌细胞里具有活性,不仅使癌细胞可以不断分裂增生,且为癌变前的细胞或已经是癌性的细胞提供了时间,积累附加的突变,即等于增加了它们复制,侵入与最终转移的能力。同时人们也由此萌生开发以端粒为靶的药物,即通过抑制癌细胞里端粒酶活性而达到治疗癌症的目的。

  至于真核细胞DNA末端结构特点,早就在1978年,Blackburn就以原生动物四膜出(一种纤毛虫)为例说明之:a.迥纹形式的发夹环;b.仅由C,A组成的简单序列大量重复(C4A2)20~70;c.链上有许多缺口(nicks)

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