端粒酶基因治疗技术 甘丽娜18301050065 技术原理 1端粒的结构及功能 端粒位于真核染色体末端,由端粒DNA和端粒 相关蛋白组成。人的染色体端粒由超过10000个拷 贝的 TTAGGG序列组成,具有一条单链富含GT的 3’末端突出,端粒末端通过3′单链突出侵入到端 粒的双链中,形成一个套索样结构 T-troop,然后与 端粒结合蛋白结合以保持其结构稳定 派品 端粒在细胞分裂过程中不能为DNA聚合酶完全 复制,因而随着细胞分裂的不断进行而逐渐缩短,由 此限制了细胞的分裂次数 端粒的作用主要有:保护染色体不被核酸酶降 解,防止染色体相互融合,为端粒酶提供底物,解决es DNA复制的末端隐缩,保证染色体的完全复制。 shortening 2.端粒酶的结构及功能 端粒酶是一种以自身RNA为模板复制端粒序列的逆转录酶,它同时包含蛋白质组分及 核酸组分,能以自身的端粒酶RNA为模板,在一些必要的核内蛋白参与下合成端粒的重复 序列并添加至DNA的3末端,其活性由所合成的重复序列和某些与端粒酶结合的蛋白质 所调节。 TELOMERASE 端粒酶的主要功能是合成端粒重复序列,补充在细胞分 裂增殖时丢失的端粒。当断裂的染色体末端有富含G、T的 DNA存在时,即使没有完整的端粒重复序列存在,它也能被 DAD 端粒酶作为引物DNA并为之延伸端粒序列。 3端粒、端粒酶与细胞衰老 诱导细胞衰老的因素有很多,比如端粒损伤和染色体结构损伤等。其中,端粒损伤是诱 导细胞衰老的主要因素。端粒的末端形成一个保护结构,被称为端粒的“保护帽”,端粒结 构破坏最终导致端粒的“脱帽”,暴露出染色体末端 端粒的耗损是衰老发生机制中极其重要的一环。端粒酶维护端粒的长度,细胞的老化就 会被延缓。人体衰老过程的根本原因是由自由基导致的氧化应激。氧化应激是70余种如心 脏病、糖尿病、癌症、中风阿尔兹海默症、帕金森综合症、黄斑变性等慢性退行性疾病的根 源。氧化应激可造成DNA损伤,可能是癌症的罪魁祸首,还可导致关节炎、多发性硬化症 红斑狼疮、白内障等多种疾病。抗氧化能使自由基中和而变得无害。大多数研究显示端粒酶 具有明显的抗氧化应激功能和保护线粒体的功能。端粒酶转基因鼠表现出明显的抗氧化应激
端粒酶基因治疗技术 甘丽娜 18301050065 一、技术原理 1.端粒的结构及功能 端粒位于真核染色体末端, 由端粒 DNA 和端粒 相关蛋白组成。人的染色体端粒由超过 10 000 个拷 贝的 TTAGGG 序列组成, 具有一条单链富含 GT 的 3’末端突出, 端粒末端通过 3’单链突出侵入到端 粒的双链中，形成一个套索样结构 T-troop，然后与 端粒结合蛋白结合以保持其结构稳定。 端粒在细胞分裂过程中不能为DNA 聚合酶完全 复制, 因而随着细胞分裂的不断进行而逐渐缩短, 由 此限制了细胞的分裂次数。 端粒的作用主要有：保护染色体不被核酸酶降 解，防止染色体相互融合，为端粒酶提供底物，解决 DNA 复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。 2.端粒酶的结构及功能 端粒酶是一种以自身 RNA 为模板复制端粒序列的逆转录酶, 它同时包含蛋白质组分及 核酸组分, 能以自身的端粒酶 RNA 为模板, 在一些必要的核内蛋白参与下合成端粒的重复 序列并添加至 DNA 的 3’末端, 其活性由所合成的重复序列和某些与端粒酶结合的蛋白质 所调节。 端粒酶的主要功能是合成端粒重复序列, 补充在细胞分 裂增殖时丢失的端粒。当断裂的染色体末端有富含 G、T 的 DNA 存在时, 即使没有完整的端粒重复序列存在, 它也能被 端粒酶作为引物 DNA 并为之延伸端粒序列。 3.端粒、端粒酶与细胞衰老 诱导细胞衰老的因素有很多，比如端粒损伤和染色体结构损伤等。其中，端粒损伤是诱 导细胞衰老的主要因素。端粒的末端形成一个保护结构，被称为端粒的“保护帽”，端粒结 构破坏最终导致端粒的“脱帽”，暴露出染色体末端。 端粒的耗损是衰老发生机制中极其重要的一环。端粒酶维护端粒的长度, 细胞的老化就 会被延缓。人体衰老过程的根本原因是由自由基导致的氧化应激。氧化应激是 70 余种如心 脏病、糖尿病、癌症、中风阿尔兹海默症、帕金森综合症、黄斑变性等慢性退行性疾病的根 源。氧化应激可造成 DNA 损伤, 可能是癌症的罪魁祸首, 还可导致关节炎、多发性硬化症、 红斑狼疮、白内障等多种疾病。抗氧化能使自由基中和而变得无害。大多数研究显示端粒酶 具有明显的抗氧化应激功能和保护线粒体的功能。端粒酶转基因鼠表现出明显的抗氧化应激
能力,其干细胞的增殖分化能力也提高,而端粒酶基因敲除鼠则表现岀低的抗氧化应激能力, 并对化疗药物敏感。 二、技术应用 1抑制端粒酶活性诱导细胞衰老 1)调控衰老与肿瘤相关基因的表达诱导细胞衰老 衰老相关事件 对肿扣制效应 复制性细胞衰老复制性细胞衰老使胞期阻滞在G1期,抑制细 曾殖叫 癌基因诱导细胞衰老癌基因激活引起细胞快速增殖导致周期特异性DDR 出现,周期阻滞,促进细胞衰老 E胞衰老相关分泌表型衰老细胞激活NF-kB分泌IlA等细胞因子能够进 一步促进细胞衰老,并能够激活巨噬细胞清除异常 的衰老或肿瘤细胞这3 肿榴化疗引起的细胞衰老化疗过程中在肿瘤部位出现衰老 究者认为 化疗引起的细胞衰老可能是化疗 作用的机 抑制端粒酶引起缰胞衰老大多数肿瘤细胞中端粒酶保持活性,在乳腺癌细胞 MCF-7中扣制端粒齲活性促进细胞衰老,抑制其肿 瘤增殖能力叫 调控老肿瘤相关基因些促进细胞衰老的基因同时也具有抑制肿瘤细胞 增殖的能力← 2.增强端粒酶活性的抗衰老效果 相关硏究表明,通过增强端粒酶基因表达,可轻微延长老年小鼠的端粒长度,并在胰島 素敏感性、骨质疏松、神经肌肉协调性等几种老化相关参数上显示改善,且不会增加患癌风 险。另一方面,天然化合物如性激素能和端粒酶逆转录酶基因启动子区结合,从而调节端粒 酶逆转录酶活性,如在临床上对再生障碍性贫血患者采用雄激素治疗,可缓解其造血干细胞 增殖能力下降的症状。 三、技术优缺点 1技术的优点 1)端粒酶对于人类长寿,以及治疗各种与衰老相关的疾病、功能性退化有决定性功效,对 端粒酶合理的提取利用可以为很多困扰医学界的慢性病解决提供思路 2)对端粒和端粒酶的认知和相关技术的应用打破了固有的生命衰老进程无法干预的认知, 利用好调节手段,对癌细胞生长进行抑制,让对抗癌症有了新的可能。 2缺点 (1)端粒酶的基因治疗技术有一定风险,处理得当可以逆转录端粒序列,加长端粒;处理 不当,则会引起细胞的疯狂增殖,若有癌基因存在,则有癌症发生的可能 (2)细胞衰老是一个多因素引发的复杂生理变化过程,现有的结果只能反映某个侧面或部 分机制,端粒酶基因治疗技术应用过程中还需要进一步完善对细胞衰老进程的硏究 【参考文献】 ]应乐倩余晖,王雨婷潘逸男,王金涛,王丽辉端粒DNA损伤与细胞衰老的研究进展中国细胞生物学学 报,2018,4003)403-411. 凹2曲晓辰许嘉越,王秉权,毛腾宇,吕浩骏,黄志纾,欧田苗端粒酶在端粒延长中的机制硏究及其作为药物靶标 的进展今日药学,2018,28(04)285-28 ]袁富文,童坦君细胞衰老与肿瘤治疗生物化学与生物物理进展,2018,4505:494500 H袁平戈神奇的端粒和端粒酶肝博士,2018(01)26-28
能力, 其干细胞的增殖分化能力也提高, 而端粒酶基因敲除鼠则表现出低的抗氧化应激能力, 并对化疗药物敏感。 二、技术应用 1.抑制端粒酶活性诱导细胞衰老 1）调控衰老与肿瘤相关基因的表达诱导细胞衰老 2．增强端粒酶活性的抗衰老效果 相关研究表明, 通过增强端粒酶基因表达, 可轻微延长老年小鼠的端粒长度, 并在胰岛 素敏感性、骨质疏松、神经肌肉协调性等几种老化相关参数上显示改善, 且不会增加患癌风 险。另一方面, 天然化合物如性激素能和端粒酶逆转录酶基因启动子区结合，从而调节端粒 酶逆转录酶活性，如在临床上对再生障碍性贫血患者采用雄激素治疗，可缓解其造血干细胞 增殖能力下降的症状。 三、技术优缺点 1.技术的优点 1）端粒酶对于人类长寿，以及治疗各种与衰老相关的疾病、功能性退化有决定性功效，对 端粒酶合理的提取利用可以为很多困扰医学界的慢性病解决提供思路。 2）对端粒和端粒酶的认知和相关技术的应用打破了固有的生命衰老进程无法干预的认知， 利用好调节手段，对癌细胞生长进行抑制，让对抗癌症有了新的可能。 2.缺点 （1）端粒酶的基因治疗技术有一定风险，处理得当可以逆转录端粒序列，加长端粒；处理 不当，则会引起细胞的疯狂增殖，若有癌基因存在，则有癌症发生的可能。 （2）细胞衰老是一个多因素引发的复杂生理变化过程，现有的结果只能反映某个侧面或部 分机制，端粒酶基因治疗技术应用过程中还需要进一步完善对细胞衰老进程的研究。 【参考文献】 [1]应乐倩,余晖,王雨婷,潘逸男,王金涛,王丽辉.端粒 DNA 损伤与细胞衰老的研究进展[J].中国细胞生物学学 报,2018,40(03):403-411. [2]曲晓辰,许嘉越,王秉权,毛腾宇,吕浩骏,黄志纾,欧田苗.端粒酶在端粒延长中的机制研究及其作为药物靶标 的进展[J].今日药学,2018,28(04):285-288. [3]袁富文,童坦君.细胞衰老与肿瘤治疗[J].生物化学与生物物理进展,2018,45(05):494-500. [4]袁平戈.神奇的端粒和端粒酶[J].肝博士,2018(01):26-28
