端粒telomere和端粒酶 telonerase
真核染色体DNA是线性分子,其末端是由DNA和蛋白质组成的一种特殊结构,称为端粒 (telomere)。端粒DNA由重复序列组成,不同生物的重复序列不同。人的端粒中,一条DNA 链的重复序列为TTAGGG,另一条为CCCTAA。已存在的端粒DNA可在DNA复制过程中以正常方式复制,而端粒酶又可以将其进一步延伸。端粒酶( telomerase)由蛋白质和RNA共同组成,能以自身的RNA为模板反复延伸端粒DNA的重复序列。端粒酶RNA中作为模板的序列与端粒DNA重复序列相互补,长度为端粒重复序列的1.5倍。人类端粒酶中的RNA长度为450个核昔酸,作为模板的核心区序列为3'AAUCCCAAU-5' ,与人类端粒重复序列5'-TTAGGG-3'互补。在端粒合成过程中,端粒的重复序列5'-TTAGGG-3'先与端粒酶RNA模板序列3'-AAUCCCAAU-5'中的AAUCCC配对,模板中没有配对的AAU指导合成新的TTA。然后,端粒酶移位,使模板3'端的AAU与新合成的TTA配对,模板CCCAAU指导合成新的GGGTTA,端粒重复序列增加了一个拷贝。其末端的TTA再通过移位与模板3'端的AAU结合,端粒酶不断移位, GGGTTA重复序列就不断延伸。 而其互补DNA链则可以通过常规冈崎片段模式进行合成。
端粒结构对于真核染色体DNA复制过程中保持DNA的长度具有非常重要的作用。真核生物染色体线性DNA复制时,随从链合成过程中的各片段去除引物后,是由DNA Pol来填补空 隙。由于DNA聚合酶不能催化3'→5'合成反应,在DNA的末端,靠常规复制机制无法填补新 合成的DNA链5'端引物去除后留下的间隙,这样会造成染色体DNA逐渐缩短。端粒酶催化端粒DNA的合成能够延伸线性染色体DNA的末端,保证DNA分子不会在复制过程中缩短。
端粒DNA的长度由端粒结合蛋白(telomere binding protein, TBP)调控。一定量的TBP与端 粒结合后可以抑制端粒酶的活性。适度的端粒酶活性对于细胞的正常增殖非常重要。端粒DNA 长度随细胞分裂次数的增加和年龄的增长而缩短。端粒DNA长度逐渐变短甚至消失,可导致染色体稳定性下降,引起衰老。反过来,如果因某些原因引起端粒酶活性持续增强,端粒DNA不断延长,细胞会不停的分裂,有可能导致癌变。
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