愛(ài)華網(wǎng)2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主主要成果及對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響
生命科學(xué)學(xué)院 2010級(jí) 生物學(xué)試驗(yàn)班 馬福林輔導(dǎo)教師：丁顯平教授內(nèi)容摘要端粒是真核生物染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)， 對(duì)于維持染色體穩(wěn)定性具有十分重要的意義。北京 時(shí)間10月5日下午17時(shí)30分，2009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，三名美國(guó)科學(xué)家Elizabeth.Blackburn、Carol W. Greider以及Jack W.Szostak共同獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體冠制造的端粒酶，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。
關(guān)鍵詞 端粒 端粒酶 染色體 諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 延緩衰老治療癌癥一． 簡(jiǎn)述獲獎(jiǎng)?wù)叱晒?009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)于北京時(shí)間10月5日下午17時(shí)30分，在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，三位美國(guó)科學(xué)家伊麗莎白•布蘭克波恩(ElizabethH. Blackburn)、卡羅爾•格雷德(Carol W. Greider)以及杰克•紹斯塔克(Jack W.Szostak)共同因發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶保護(hù)染色體的機(jī)理而獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院方面稱，這三人“解決了生物學(xué)上的一個(gè)重大問(wèn)題”，即在細(xì)胞分裂時(shí)染色體如何進(jìn)行完整復(fù)制，如何免于退化。其中奧秘全部蘊(yùn)藏在端粒和端粒酶上。由染色體根冠制造的端粒酶是染色體的自然脫落物，能引發(fā)衰老和癌癥。端粒也被科學(xué)家稱作“生命時(shí)鐘”，在新細(xì)胞中，細(xì)胞每分裂一次，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)分裂而死亡。ElizabethH.Blackburn他們發(fā)現(xiàn)的端粒酶，在一些失控的惡性細(xì)胞的生長(zhǎng)中扮演重要角色。大約90%的癌細(xì)胞都有著不斷增長(zhǎng)的端粒及相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)量較多的端粒酶。換句話說(shuō)，正常的細(xì)胞，每次復(fù)制時(shí)都會(huì)發(fā)生端粒的縮短，因此，細(xì)胞復(fù)制的次數(shù)是有限的，一般50次左右。但是這三人發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一種酶，因?yàn)檫@種酶的關(guān)系，癌細(xì)胞的端粒不會(huì)發(fā)生正常細(xì)胞中的縮短現(xiàn)象。這種酶就是端粒酶。
二． 什么是端粒酶端粒是真核細(xì)胞染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)。人端粒是由6個(gè)堿基重復(fù)序列(TTAGGG)和結(jié)合蛋白組成。端粒有重要的生物學(xué)功能，可穩(wěn)定染色體的功能,防止染色體DNA降解、末端融合,保護(hù)染色體結(jié)構(gòu)基因DNA，調(diào)節(jié)正常細(xì)胞生長(zhǎng)。正常細(xì)胞由于線性DNA復(fù)制5'末端消失，隨體細(xì)胞不斷增殖，端粒逐漸縮短，當(dāng)細(xì)胞端?？s至一定程度，細(xì)胞停止分裂，處于靜止?fàn)顟B(tài)。
端粒長(zhǎng)短和穩(wěn)定性決定了細(xì)胞壽命，并與細(xì)胞衰老和癌變密切相關(guān)。
端粒酶是使端粒延伸的反轉(zhuǎn)錄DNA合成酶。是個(gè)由RNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核酸-蛋白復(fù)合物。其RNA組分為模板，蛋白組分具有催化活性，以端粒3'末端為引物，合成端粒重復(fù)序列。端粒酶的活性在真核細(xì)胞中可檢測(cè)到，其功能是合成染色體末端的端粒，使因每次細(xì)胞分裂而逐漸縮短的
端粒長(zhǎng)度得以補(bǔ)償，進(jìn)而穩(wěn)定端粒長(zhǎng)度。主要特征是用它自身攜帶的RNA作模板，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。端粒酶在細(xì)胞中的主要生物學(xué)功能是通過(guò)其逆轉(zhuǎn)錄酶活性復(fù)制和延長(zhǎng)端粒DNA來(lái)穩(wěn)定染色體端粒DNA的長(zhǎng)度。
但是，在正常人體細(xì)胞中，端粒酶的活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控，只有在造血細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞，這些必須不斷分裂克隆的細(xì)胞之中，才可以偵測(cè)到具有活性的端粒酶。當(dāng)細(xì)胞分化成熟后，必須負(fù)責(zé)身體中各種不同組織的需求，各司其職，于是，端粒酶的活性就會(huì)漸漸的消失
三． 端粒酶作用機(jī)理的研究?jī)r(jià)值及其對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響這可能對(duì)于癌癥的治療和人類(lèi)的衰老之謎有貢獻(xiàn)
延緩衰老端粒在不同物種細(xì)胞中對(duì)于保持染色體穩(wěn)定性和細(xì)胞活性有重要作用，端粒酶能延長(zhǎng)縮短的端粒（縮短的端粒其細(xì)胞復(fù)制能力受限），從而增強(qiáng)體外細(xì)胞的增殖能力。紹斯塔克和研究生獲得喪失了添加端粒結(jié)構(gòu)的酵母突變體， 這些突變酵母開(kāi)始還可正常生長(zhǎng)，但隨著端粒DNA的逐漸消失，酵母生長(zhǎng)緩慢，最終停止分裂。布萊克伯恩和同事制備了端粒酶中RNA 缺乏的四膜蟲(chóng)突變體，結(jié)果其效應(yīng)與酵母類(lèi)似,2種突變細(xì)胞都出現(xiàn)了提前衰老的現(xiàn)象；相反有功能的端?？煞乐谷旧w損傷和延遲細(xì)胞衰老。格雷德研究小組發(fā)現(xiàn)人類(lèi)細(xì)胞的衰老也可被端粒酶延遲。這些結(jié)果都說(shuō)明了端粒長(zhǎng)短與細(xì)胞壽命有密切關(guān)聯(lián)，但考慮到衰老是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受多種因素的影響，因此端粒只可能是重要因素之一。格雷德研究小組發(fā)現(xiàn)人類(lèi)細(xì)胞的衰老也可被端粒酶延遲。這些結(jié)果都說(shuō)明了端粒長(zhǎng)短與細(xì)胞壽命有密切關(guān)聯(lián)，但考慮到衰老是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受多種因素的影響，因此端粒只可能是重要因素之一。精子和卵子等生殖細(xì)胞中可以制造端粒酶， 而大多數(shù)成年細(xì)胞卻喪失了這一功能，從而導(dǎo)致成年細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度短于生殖細(xì)胞，至少體外實(shí)驗(yàn)證明端粒的縮短將逐漸導(dǎo)致細(xì)胞的衰老。因而研究端粒酶的機(jī)理對(duì)于延緩細(xì)胞及機(jī)體衰老有著至關(guān)重要的作用。
防治癌癥端粒酶在正常人體組織中的活性被抑制，在腫瘤中被重新激活，端粒酶可能參與惡性轉(zhuǎn)化。端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、基因組完整、細(xì)胞長(zhǎng)期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能力等方面有重要作用。細(xì)胞中有種酶負(fù)責(zé)端粒的延長(zhǎng)，其名為端粒酶。端粒酶的存在，算是把DNA 克隆機(jī)制的缺陷填補(bǔ)起來(lái)，靠這種方法把端粒修復(fù)延長(zhǎng)，可以讓端粒不會(huì)因細(xì)胞分裂而有所損耗，使得細(xì)胞分裂克隆的次數(shù)增加。
有關(guān)端粒酶與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展表明，在腫瘤細(xì)胞中端粒酶還參與了對(duì)腫瘤細(xì)胞的凋亡和基因組穩(wěn)定的調(diào)控過(guò)程。與端粒酶的多重生物學(xué)活性相對(duì)應(yīng)，腫瘤細(xì)胞中也存在復(fù)雜的端粒酶調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用在翻譯后水平對(duì)端粒酶活性及功能進(jìn)行調(diào)控，則是目前研究端粒酶調(diào)控機(jī)制的熱點(diǎn)之一。從此方面著手，可以很好的通過(guò)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)端粒酶的活性來(lái)抑制癌癥。這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家嘗試通過(guò)阻斷端粒酶的活性來(lái)治療癌癥，目前已有相關(guān)化合物開(kāi)始用于臨床實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)針對(duì)端粒酶活性的抗體治療在癌癥治療中的效用。如：被稱為端粒酶激活的主要限制因素的催化活性亞基：人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）便在治療腫瘤的過(guò)程當(dāng)中有著較好的應(yīng)用前景。以上即為對(duì)于三位獲得2009年諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家的成果的概述。其對(duì)于臨床的價(jià)值及其人類(lèi)社會(huì)的影響在都是極其深遠(yuǎn)的。對(duì)于端粒及端粒酶作用機(jī)理的進(jìn)一步研究將在細(xì)胞學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展起到重要的作用。
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