遗传Hereditas(Beijing)2016年4月，38(4)：289-299 www.chinagene.cn 综述 端粒酶调控研究进展 营孙阳，熊加秀，麦洪旭，林佳佳，姜丽娜，程龙，叶棋浓 军事医学科学院生物工程研究所，北京100850 摘要：端粒酶主要包括催化组分端粒酶逆转录酶(Telomerase reverse transcriptase,TERT)和端粒酶RNA组分 (Telomerase RNA component,.TERC),二者与其他端粒酶复合体亚基共同组装成具有延伸端粒末端功能的全酶， 在细胞衰老和肿瘤发生过程中发挥关键的作用。端粒酶调控的分子机制复杂，调控过程包括组装前各组分的转 录调节、转录后调控、翻译后修饰以及亚细胞定位的调控，还包括组装过程中各组分的运输和装配的调控，以 及组装后募集到端粒末端的调控。本文从以上几个方面对端粒酶的调控机制进行了综述，旨在为端粒酶相关领 域的研究以及开发以端粒酶为靶点的药物奠定理论基础， 关键词：端粒酶；端粒；调控 Advances on the regulation of telomerase Sunyang Ying,Jiaxiu Xiong,Hongxu Mai,Jiajia Lin,Lina Jiang,Long Cheng,Qinong Ye Beijing Institute of Biotechnology,Beijing 100850,China Abstract:Telomerase is composed of the catalytic subunit TERT(Telomerase reverse transcriptase).RNA subunit TERC (Telomerase RNA component)and other telomerase associated proteins.These two compartments with other telomerase subunits can assemble a holoenzyme,which maintain the length of telomeres.Telomerase plays important roles in cell senescence and tumor formation.The molecular mechanisms of the regulation of telomerase are very complicated.These processes comprise the regulation of transcription,post-transcription,post-translation and subcellular localization.Trafficking and assemble of TERT and TERC,as well as recruitment to telomeres,are also involved in this process.Here we review the regulation mechanism of telomerase from these aspects,and aim to laid a foundation for telomerase associated research and the drug targeting the telomerase. Keywords:telomerase;telomere;regulation 端粒(Telomere)是真核细胞线性染色体末端的 称为端粒DNA,由TTAGGG串联重复而成的寡核 一小段DNA与蛋白质的复合体，这一小段DNA又 苷酸序列组成，同时端粒DNA也是一个3'端富含鸟 收稿日期：2015-08-10：修回日期：2015-12-14 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：81330053）和北京市科技新星计划项目（编号：Z131102000413034)资助[Supported by the National Natural Science Foundation of China (No.81330053)and Beijing Novo Program (No.Z131102000413034)] 作者简介：营孙阳，硕士研究生，专业方向：遗传学。Tel:010-66931830;E-mail:929661078@qq.com 通讯作者：叶棋浓，博士，研究员，研究方向：肿瘤分子生物学。Tel:010-66931830:E-mail:yeqn66@yahoo.com 程龙，博士，副研究员，研究方向：肿瘤分子生物学。Tel:010-66931830:E-mail:1onic@163.com D0I:10.16288.yczz.15-356 网络出版时间：2016/3/1512：39：16 URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20160315.1239.006.html ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遗传 Hereditas (Beijing) 2016 年 4 月, 38(4): 289―299 www.chinagene.cn 综 述 收稿日期: 20150810; 修回日期: 20151214 基金项目: 国家自然科学基金项目(编号：81330053)和北京市科技新星计划项目(编号：Z131102000413034)资助[Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 81330053) and Beijing Novo Program (No. Z131102000413034)]， 作者简介: 营孙阳，硕士研究生，专业方向：遗传学。Tel: 010-66931830；E-mail: 929661078@qq.com 通讯作者: 叶棋浓，博士，研究员，研究方向：肿瘤分子生物学。Tel: 010-66931830；E-mail: yeqn66@yahoo.com 程龙，博士，副研究员，研究方向：肿瘤分子生物学。Tel: 010-66931830；E-mail: flonic@163.com DOI: 10.16288/j.yczz.15-356 网络出版时间: 2016/3/15 12:39:16 URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20160315.1239.006.html 端粒酶调控研究进展 营孙阳，熊加秀，麦洪旭，林佳佳，姜丽娜，程龙，叶棋浓 军事医学科学院生物工程研究所，北京 100850 摘要: 端粒酶主要包括催化组分端粒酶逆转录酶(Telomerase reverse transcriptase, TERT)和端粒酶 RNA 组分 (Telomerase RNA component, TERC)，二者与其他端粒酶复合体亚基共同组装成具有延伸端粒末端功能的全酶， 在细胞衰老和肿瘤发生过程中发挥关键的作用。端粒酶调控的分子机制复杂，调控过程包括组装前各组分的转 录调节、转录后调控、翻译后修饰以及亚细胞定位的调控，还包括组装过程中各组分的运输和装配的调控，以 及组装后募集到端粒末端的调控。本文从以上几个方面对端粒酶的调控机制进行了综述,旨在为端粒酶相关领 域的研究以及开发以端粒酶为靶点的药物奠定理论基础。 关键词: 端粒酶；端粒；调控 Advances on the regulation of telomerase Sunyang Ying, Jiaxiu Xiong, Hongxu Mai, Jiajia Lin, Lina Jiang, Long Cheng, Qinong Ye Beijing Institute of Biotechnology, Beijing 100850, China Abstract: Telomerase is composed of the catalytic subunit TERT (Telomerase reverse transcriptase)，RNA subunit TERC (Telomerase RNA component) and other telomerase associated proteins. These two compartments with other telomerase subunits can assemble a holoenzyme, which maintain the length of telomeres. Telomerase plays important roles in cell senescence and tumor formation. The molecular mechanisms of the regulation of telomerase are very complicated. These processes comprise the regulation of transcription, post-transcription, post-translation and subcellular localization. Trafficking and assemble of TERT and TERC, as well as recruitment to telomeres, are also involved in this process. Here we review the regulation mechanism of telomerase from these aspects, and aim to laid a foundation for telomerase associated research and the drug targeting the telomerase. Keywords: telomerase; telomere; regulation 端粒(Telomere)是真核细胞线性染色体末端的 一小段 DNA 与蛋白质的复合体，这一小段 DNA 又 称为端粒 DNA，由 TTAGGG 串联重复而成的寡核 苷酸序列组成，同时端粒 DNA 也是一个 3′端富含鸟
290 遗传Hereditas(Beijing)2016 第38卷 嘌呤的单链突出序列。研究表明，端粒末端通过3' 进行延伸，同时细胞中也存在一种不依赖端粒酶的端 单链突出侵入到端粒的双链中，形成一个套锁样结 粒延伸机制，称为端粒的替代延伸途径(Alternative 构一Tlo0p,然后端粒结合蛋白与其结合以保持此 lengthening of telomeres,ALT),其主要机制是同源重 结构稳定四。“Shelterin'”复合体由6个特异性结合端 组。大部分癌细胞都利用完整的RNA分子作为端 粒的蛋白构成，包括端粒重复序列结合因子1(TRFI)、粒DNA反转录合成的模板，通过端粒酶依赖途径进 端粒重复序列结合因子2(TRF2)、抑制/激活蛋白 行染色体末端更新。通常情况下，正常细胞的端粒 (RAP1)、端粒保护蛋白1(POT1)、TRFI相互作用核 酶活性主要存在于胚胎细胞、精子细胞和干细胞中， 因子2(TIN2)和TPP1(POT1和TN2组织蛋白)，2。 而体细胞几乎完全缺乏，但是大部分癌细胞具有端 这些蛋白可以特异性结合端粒DNA,具有维持端粒 粒酶活性，为癌症检测和治疗提供了重要靶标。 长度、促进T-loop形成、招募端粒酶(Telomerase) 端粒酶最初在纤毛虫(Tetrahymena thermophila) 到端粒末端并且防止染色质末端作为DNA损伤灶 中发现，是大多数哺乳动物体内负责端粒延伸的特 被识别等功能，。由于DNA的半不连续复制导致 异性反转录酶。端粒酶主要包含两个亚单位：端粒 了染色质末端的不完整，以及端粒面临着核酸酶和 酶RNA模板(Telomerase RNA component,,TERC)和 其他有害因子的危害，因此在每一次细胞分裂后端 具有催化性的反转录酶(Telomerase reverse transcip- 粒都会发生缩短，图1显示了端粒末端的结构。维持 tase,TERT)。其中，TERC包含一个与端粒互补的序 端粒长度的主要机制是通过端粒酶对端粒重复序列 列，是端粒重复序列d(TTAGGG)复制的模板。而端 2~30kb的端粒重复序列 50-300bp的突出末端 TTAGGG] TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAG-3 AATCCCI AATCCCAATCCC AATC-5 Shelterin Shelterin Shelterin Shelterin Shelterin 染色体末端 DNA损伤信号 HR和NHEJ 保护结构的形成 的抑制 信号通路的抑制 B [TTAGGGL TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAG-3 [AATCCCI AATCCCAATCCC AATC-5 TELOMERASE Shelterin Shelterin NUCLEASE Shelterin 抑制过量核酸酶的降解 端粒的正、负调控 图1端粒未端的结构及功能 Fig.1 The structure and function of the telomeric ends A:端粒末端保护结构及其功能：B:端粒长度的动态平衡。 粒的延伸是通过其催化组分TERT完成的，另外一 些端粒/端粒酶相关蛋白与这两个组分结合在一起 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
290 遗传 Hereditas (Beijing) 2016 第 38 卷 嘌呤的单链突出序列。研究表明，端粒末端通过 3′ 单链突出侵入到端粒的双链中，形成一个套锁样结 构——T-loop，然后端粒结合蛋白与其结合以保持此 结构稳定[1]。“Shelterin”复合体由 6 个特异性结合端 粒的蛋白构成，包括端粒重复序列结合因子 1(TRF1)、 端粒重复序列结合因子 2(TRF2)、抑制/激活蛋白 (RAP1)、端粒保护蛋白 1(POT1)、TRF1 相互作用核 因子 2(TIN2)和 TPP1(POT1 和 TIN2 组织蛋白) [1,2]。 这些蛋白可以特异性结合端粒 DNA，具有维持端粒 长度、促进 T-loop 形成、招募端粒酶(Telomerase) 到端粒末端并且防止染色质末端作为 DNA 损伤灶 被识别等功能[1,3]。由于 DNA 的半不连续复制导致 了染色质末端的不完整，以及端粒面临着核酸酶和 其他有害因子的危害，因此在每一次细胞分裂后端 粒都会发生缩短，图 1 显示了端粒末端的结构。维持 端粒长度的主要机制是通过端粒酶对端粒重复序列 进行延伸，同时细胞中也存在一种不依赖端粒酶的端 粒延伸机制，称为端粒的替代延伸途径(Alternative lengthening of telomeres, ALT)，其主要机制是同源重 组[4]。大部分癌细胞都利用完整的 RNA 分子作为端 粒 DNA 反转录合成的模板，通过端粒酶依赖途径进 行染色体末端更新。通常情况下，正常细胞的端粒 酶活性主要存在于胚胎细胞、精子细胞和干细胞中， 而体细胞几乎完全缺乏，但是大部分癌细胞具有端 粒酶活性，为癌症检测和治疗提供了重要靶标。 端粒酶最初在纤毛虫(Tetrahymena thermophila) 中发现，是大多数哺乳动物体内负责端粒延伸的特 异性反转录酶。端粒酶主要包含两个亚单位：端粒 酶 RNA 模板(Telomerase RNA component, TERC)和 具有催化性的反转录酶(Telomerase reverse transciptase, TERT)。其中，TERC 包含一个与端粒互补的序 列，是端粒重复序列 d(TTAGGG)复制的模板。而端 图 1 端粒末端的结构及功能 Fig. 1 The structure and function of the telomeric ends A：端粒末端保护结构及其功能；B：端粒长度的动态平衡。 粒的延伸是通过其催化组分 TERT 完成的，另外一 些端粒/端粒酶相关蛋白与这两个组分结合在一起
第4期 营孙阳等：端粒酶调控研究进展 291 调控端粒酶的发生和亚细胞定位。一些与端粒酶相 早期表达。除增殖中的细胞与更新中的组织外，大 互作用的蛋白也参与了活性端粒酶复合体的形成， 多数正常体细胞缺乏端粒酶活性。瞬时转染TERT 如一些具有H/ACA box的snoRNA结合蛋白 启动子后，利用荧光素酶实验发现启动子活性升高， [dyskerin、核仁蛋白10NOP1O)和非组蛋白2NHP2) 这也表明端粒酶活性的增加是由于受到启动子调控 等]以及甘氨酸-精氨酸富含蛋白1(GAR1)1。除此之 所致 外，与端粒酶复合体相关的蛋白还有Potin/reptin和 目前有关TERT启动子的研究相当广泛，许多 端粒酶Cajal body蛋白l(TCAB1)等。Potin/reptin 转录因子结合位点都涉及TERT表达量的调控2。 是两个ATP酶，以TERT依赖性的细胞周期调控方 例如，TERT的转录受到Spl的调控(Spl是一个与 式起作用，这两个ATP酶在细胞周期的S期与TERT TATA结合蛋白发生相互作用的通用转录因子)，但 发生相互作用，参与了TERT的装配和重塑，进而 是在TERT启动子中却没有发现明显的TATA box, 形成一个有活性的端粒酶复合体，这个过程可能并 令人惊讶的是Spl结合位点的突变却可以使TERT 非同时发生而是逐步发生的，Pontin/reptin在此过程 启动子活性完全丧失)。端粒酶活性也被癌基因 中的功能可能是帮助TERT与TR-dyskerin RNP复合 (如c-Myc)和抑癌基因（如WTI)所调控。c-mc通过 体的装配或者重构端粒酶复合体I。TCAB1是端粒 结合TERT启动子上的两个E-boxes而影响端粒酶表 酶全酶的一个亚单位，在Cajal body[CB,细胞核内 达，并且在癌细胞中可以观察到c-mvc表达量的增 RNP(核糖核蛋白)加工的场所1里含量丰富，TCAB1 加会引起端粒酶活性的增加3,14。抑癌基因WT1和 对端粒酶功能的发挥至关重要。TCAB1可以与有活 端粒酶启动子结合后，负调节TERT的表达，换而 性的端粒酶、端粒酶相关组分以及小Cajal body 言之，在肿瘤发生过程中，WT1的失活与端粒酶激 RNA(scaRNA,参与RNA剪接修饰)相互作用。利用 活相关。 RNA干涉技术将TCAB1敲除后，打断了TERC和 在泌尿道上皮细胞癌(Urothelial carcinoma,UC) CB的联系，进而造成端粒酶不能运输到端粒末端合 等多种癌症中，TERT启动子以相当高的频率发生突 成端粒。因此TCAB1参与了端粒酶的运输，对癌细 变，但是它们对端粒酶功能的影响还不是很清楚。 胞中端粒的合成至关重要8。 一项对23例病人UC细胞的研究发现这些发生在 端粒酶调控的分子机制是多层次的，调控过程 TERT启动子上的突变与TERT的mRNA、蛋白以及 涉及蛋白和RNA合成、加工、端粒酶装配和亚细胞 端粒酶活性与端粒长度都呈现相关性，如某些位点 定位以及端粒酶到端粒的招募中的每一环节。本 突变的TERT的RNA、蛋白以及端粒酶活性与端 文从端粒酶表达水平的调控、端粒酶装配与运输的 粒长度呈现正相关关系而另一些位点的突变则会呈 调控、端粒末端对端粒酶的调控等几个方面对端粒 现负相关关系。在Borah之前没有人发现TERT启 酶的调控机制进行了综述。 动子突变与UC病人预后具有相关性，Borah等s1 1 端粒酶表达水平的调控 的研究指出在两组独立的UC病人群体中，TERT mRNA的高表达与病人生存期的减少呈现密切的相 1.1TERT的转录水平调控 关关系，其结果表明检测端粒酶活性的诊断方法可 研究表明，正常细胞、危机前细胞或者通过ALT 能比检测TET启动子是否发生突变更加可靠们。 途径延伸端粒的细胞，这些细胞的端粒酶活性不能 转录因子E2F及其家族成员与MZF-2(锌指转 被检测到，进一步研究表明在这些细胞中表达的是 录因子)是细胞内一些抑制TERT转录的因子。TERT TERT的剪接变异体，因此认为在端粒酶复合体调控 可能在转录过程被这些因子抑制，当然TERT的转 中TERT的转录控制起着至关重要的作用。 录抑制也可能是通过TGFβ/Smad信号通路16抑制 在许多细胞和组织中，TERT基因的表达水平与 潜在的激活子（如c-myc)或者通过激活BRCA1(与 端粒酶活性呈正相关关系。人的TERT基因在发育 DNA修复相关的遗传性乳腺癌和卵巢癌抑制因子) ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第 4 期 营孙阳等: 端粒酶调控研究进展 291 调控端粒酶的发生和亚细胞定位。一些与端粒酶相 互作用的蛋白也参与了活性端粒酶复合体的形成， 如一些具有 H/ACA box 的 snoRNA 结合蛋白 [dyskerin、核仁蛋白 10(NOP10)和非组蛋白 2(NHP2) 等]以及甘氨酸-精氨酸富含蛋白 1(GAR1)[5]。除此之 外，与端粒酶复合体相关的蛋白还有 Potin/reptin 和 端粒酶 Cajal body 蛋白 1(TCAB1)等[6]。Potin/reptin 是两个 ATP 酶，以 TERT 依赖性的细胞周期调控方 式起作用。这两个 ATP 酶在细胞周期的 S 期与 TERT 发生相互作用，参与了 TERT 的装配和重塑，进而 形成一个有活性的端粒酶复合体，这个过程可能并 非同时发生而是逐步发生的，Pontin/reptin 在此过程 中的功能可能是帮助 TERT 与 TR-dyskerin RNP复合 体的装配或者重构端粒酶复合体[7]。TCAB1 是端粒 酶全酶的一个亚单位，在 Cajal body[CB，细胞核内 RNP(核糖核蛋白)加工的场所]里含量丰富，TCAB1 对端粒酶功能的发挥至关重要。TCAB1 可以与有活 性的端粒酶、端粒酶相关组分以及小 Cajal body RNA(scaRNA，参与 RNA 剪接修饰)相互作用。利用 RNA 干涉技术将 TCAB1 敲除后，打断了 TERC 和 CB 的联系，进而造成端粒酶不能运输到端粒末端合 成端粒。因此 TCAB1 参与了端粒酶的运输，对癌细 胞中端粒的合成至关重要[8]。 端粒酶调控的分子机制是多层次的，调控过程 涉及蛋白和 RNA 合成、加工、端粒酶装配和亚细胞 定位以及端粒酶到端粒的招募中的每一环节[9]。本 文从端粒酶表达水平的调控、端粒酶装配与运输的 调控、端粒末端对端粒酶的调控等几个方面对端粒 酶的调控机制进行了综述。 1 端粒酶表达水平的调控 1.1 TERT 的转录水平调控 研究表明，正常细胞、危机前细胞或者通过 ALT 途径延伸端粒的细胞，这些细胞的端粒酶活性不能 被检测到，进一步研究表明在这些细胞中表达的是 TERT 的剪接变异体，因此认为在端粒酶复合体调控 中 TERT 的转录控制起着至关重要的作用[9]。 在许多细胞和组织中，TERT 基因的表达水平与 端粒酶活性呈正相关关系。人的 TERT 基因在发育 早期表达。除增殖中的细胞与更新中的组织外，大 多数正常体细胞缺乏端粒酶活性[10]。瞬时转染 TERT 启动子后，利用荧光素酶实验发现启动子活性升高， 这也表明端粒酶活性的增加是由于受到启动子调控 所致[11]。 目前有关 TERT 启动子的研究相当广泛，许多 转录因子结合位点都涉及 TERT 表达量的调控[12]。 例如，TERT 的转录受到 Sp1 的调控(Sp1 是一个与 TATA 结合蛋白发生相互作用的通用转录因子)，但 是在 TERT 启动子中却没有发现明显的 TATA box， 令人惊讶的是 Sp1 结合位点的突变却可以使 TERT 启动子活性完全丧失[13]。端粒酶活性也被癌基因 (如 c-Myc)和抑癌基因(如 WT1)所调控。c-myc 通过 结合 TERT 启动子上的两个 E-boxes 而影响端粒酶表 达，并且在癌细胞中可以观察到 c-myc 表达量的增 加会引起端粒酶活性的增加[13,14]。抑癌基因 WT1 和 端粒酶启动子结合后，负调节 TERT 的表达，换而 言之，在肿瘤发生过程中，WT1 的失活与端粒酶激 活相关。 在泌尿道上皮细胞癌(Urothelial carcinoma, UC) 等多种癌症中，TERT 启动子以相当高的频率发生突 变，但是它们对端粒酶功能的影响还不是很清楚。 一项对 23 例病人 UC 细胞的研究发现这些发生在 TERT 启动子上的突变与 TERT 的 mRNA、蛋白以及 端粒酶活性与端粒长度都呈现相关性，如某些位点 突变的 TERT 的 mRNA、蛋白以及端粒酶活性与端 粒长度呈现正相关关系而另一些位点的突变则会呈 现负相关关系。在 Borah 之前没有人发现 TERT 启 动子突变与 UC 病人预后具有相关性，Borah 等[15] 的研究指出在两组独立的 UC 病人群体中，TERT mRNA 的高表达与病人生存期的减少呈现密切的相 关关系，其结果表明检测端粒酶活性的诊断方法可 能比检测 TERT 启动子是否发生突变更加可靠 [5]。 转录因子 E2F 及其家族成员与 MZF-2(锌指转 录因子)是细胞内一些抑制 TERT 转录的因子。TERT 可能在转录过程被这些因子抑制，当然 TERT 的转 录抑制也可能是通过 TGFβ/Smad 信号通路[16]抑制 潜在的激活子(如 c-myc)或者通过激活 BRCA1(与 DNA 修复相关的遗传性乳腺癌和卵巢癌抑制因子)
292 遗传Hereditas(Beijing)2016 第38卷 而完成的。也有研究表明大多数肿瘤都存在p53 另一种调控方式，关于这种方式将在下面详细讨论。 缺陷，p53可能涉及了TERT表达的负性调控。图2 图3描述了TERT的翻译后修饰以及它们如何影响 展示了TERT启动子参与的转录水平的调控机制。 蛋白稳定性、亚核定位以及端粒酶活性的。许多研 研究者在一些细胞中发现TERT的沉默受到表 究表明端粒酶活性的翻译后调控可能通过TERT催 观遗传控制8。首先TERT的启动子位于高度浓缩 化亚单位上特异性的Ser/Thr或者是Tyr残基发生的 的染色质内，与低乙酰化核心组蛋白存在相互作用： 可逆磷酸化修饰。从植物到哺乳动物的TERT推测 其次，甲基化能否调控癌细胞里TERT的表达这个 都存在磷酸化位点。由于多种激酶、磷酸酶的激活 问题虽然还存在争议20，但是一些证据表明组蛋白 子或者抑制子影响磷酸化状态，所以端粒酶磷酸化 和CpG甲基化涉及了TERT的调控2。CTCF是一 状态可能影响其结构、定位或者是酶活性。TERT 个组织染色质结构域的隔离子22，它与TERT的第 蛋白中许多非特异的磷酸化位点已经被预测，其中 一个外显子结合调控TERT的转录，使细胞里TERT 有一些位点至关重要，这些位点的磷酸化影响了端 的表达受到抑制。最后，TERT启动子的激活与周遭 粒酶活性（激活或者抑制）。TERT上的特异性磷酸化 染色质环境的急剧变化也存在关系。 位点存在于脯氨酸富含区域。研究表明至少有两种 激酶涉及了TERT的磷酸化，为了应对辐射损伤，c-Abl 1.2TERT的翻译后修饰 酪氨酸激酶对TERT特异性酪氨酸残基位点磷酸化 支持端粒酶翻译后修饰调控的证据是观察到 的作用导致了端粒酶活性的降低了3倍，缺乏c-Ab1 TERT mRNA水平与端粒酶活性不总是呈相关时发 的鼠表现出端粒酶活性的增加和端粒的延长。过表 现的2)，而且并非所有有端粒酶活性的细胞都能够 达c-Abl后诱导了细胞周期阻滞而抑制了细胞生长。 维持端粒长度，这说明端粒酶RNP的发生和装配是 因为在压力下c-Abl会应答DNA损伤，所以当细胞 C-Jun C-Jun Core promoter 人ER Ap-1 STAT. AP- ATG -3000 2000 -1000 Menin C-Mye,E6,USF 1/2 Survivin,Spl, BRCAI/Nmi LANA,hALP,ER ATG 0=008 TEIF Mad1,Receptor Ck p53,p73, Tax,USF 1/2 Sp3,E2F 图2TERT启动子的结构和转录调控 Fig.2 The structure and transcription regulation of TERT promoter 黑线上方的是激活TERT的蛋白，下方是抑制TERT的蛋白。黑线上是直接结合启动子的蛋白，它们按一定的顺序分布在启动子上。 方框里的蛋白是通过和直接结合在启动子上的蛋白的相互作用而间接行使功能的。 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
292 遗传 Hereditas (Beijing) 2016 第 38 卷 而完成的[17]。也有研究表明大多数肿瘤都存在 p53 缺陷，p53 可能涉及了 TERT 表达的负性调控。图 2 展示了 TERT 启动子参与的转录水平的调控机制。 研究者在一些细胞中发现 TERT 的沉默受到表 观遗传控制[18]。首先 TERT 的启动子位于高度浓缩 的染色质内，与低乙酰化核心组蛋白存在相互作用[19]； 其次，甲基化能否调控癌细胞里 TERT 的表达这个 问题虽然还存在争议[20]，但是一些证据表明组蛋白 和 CpG 甲基化涉及了 TERT 的调控[21]。CTCF 是一 个组织染色质结构域的隔离子[22]，它与 TERT 的第 一个外显子结合调控 TERT 的转录，使细胞里 TERT 的表达受到抑制。最后，TERT 启动子的激活与周遭 染色质环境的急剧变化也存在关系[18]。 1.2 TERT 的翻译后修饰 支持端粒酶翻译后修饰调控的证据是观察到 TERT mRNA 水平与端粒酶活性不总是呈相关时发 现的[23]，而且并非所有有端粒酶活性的细胞都能够 维持端粒长度，这说明端粒酶 RNP 的发生和装配是 另一种调控方式，关于这种方式将在下面详细讨论。 图 3 描述了 TERT 的翻译后修饰以及它们如何影响 蛋白稳定性、亚核定位以及端粒酶活性的。许多研 究表明端粒酶活性的翻译后调控可能通过 TERT 催 化亚单位上特异性的 Ser/Thr 或者是 Tyr 残基发生的 可逆磷酸化修饰。从植物到哺乳动物的 TERT 推测 都存在磷酸化位点。由于多种激酶、磷酸酶的激活 子或者抑制子影响磷酸化状态，所以端粒酶磷酸化 状态可能影响其结构、定位或者是酶活性。TERT 蛋白中许多非特异的磷酸化位点已经被预测，其中 有一些位点至关重要，这些位点的磷酸化影响了端 粒酶活性(激活或者抑制)。TERT 上的特异性磷酸化 位点存在于脯氨酸富含区域。研究表明至少有两种 激酶涉及了TERT的磷酸化，为了应对辐射损伤，c-Abl 酪氨酸激酶对 TERT 特异性酪氨酸残基位点磷酸化 的作用导致了端粒酶活性的降低了 3 倍，缺乏 c-Abl 的鼠表现出端粒酶活性的增加和端粒的延长。过表 达 c-Abl 后诱导了细胞周期阻滞而抑制了细胞生长。 因为在压力下 c-Abl 会应答 DNA 损伤，所以当细胞 图 2 TERT 启动子的结构和转录调控 Fig. 2 The structure and transcription regulation of TERT promoter 黑线上方的是激活 TERT 的蛋白，下方是抑制 TERT 的蛋白。黑线上是直接结合启动子的蛋白，它们按一定的顺序分布在启动子上。 方框里的蛋白是通过和直接结合在启动子上的蛋白的相互作用而间接行使功能的
第4期 营孙阳等：端粒酶调控研究进展 293 C.abl Nucleolus ERT Nucleus AKT CHIPI Cytoplasm U 图3TERT的翻译后修饰及对端粒酶活性的影响 Fig.3 TERT's post-translation modification and its impact on the telomerase activity 红色箭头表示负调控，绿色箭头表示正调控。 暴露在电离辐射之下就导致了c-Abl诱导的TERT 具有相互作用并且可以使TERT多聚泛素化，使 磷酸化水平的显著增加，这也表明了c-Abl通过磷 TERT不能进入细胞核，最终使得蛋白发生降解。有 酸化TET导致端粒酶活性的抑制和端粒长度变短， 趣的是CHP和TERT的相互作用在G,/M期达到峰 显示出在cAbl和TERT之间存在直接的联系。因 值，在端粒酶对端粒发挥作用的S期减少。因此， 此，c-Abl负调节端粒酶活性。相反，通过AKT介 CHIP在细胞周期中的作用可能是通过控制细胞内 导的TERT磷酸化与端粒酶活性的增加相关，猜测 运输，调节端粒酶活性和TERT稳定性2。 这可能是TERT从细胞质易位到核仁而导致的。 综上所述，TERT的表达在转录和翻译后水平都 泛素化作用也可能影响端粒酶活性，通过酵母 受到调控，同时TERT可变剪接的过程也涉及了对 双杂交发现MKRNI泛素化连接酶与TERT存在相 端粒酶活性的调控。但是也有研究声称在不同细胞 互作用24。MKRN1过表达会导致TERT的降解并 中端粒长度和端粒酶活性或者TERT表达量之间存 且导致端粒酶活性的下降和端粒的缩短，而且TERT 在负相关关系，而这可能是因为TERT的调控存在 半衰期大约为24h,而TR的半衰期却非常长，大 组织特异性。 约有5d,这些发现表明TERT的稳定性也是调控端 1.3TERC的转录和转录后调控 粒酶活性的重要因素。近期研究表明CHIP(Hsc70 相互作用蛋白的C末端，是E3泛素化连接酶的辅 在一些肿瘤细胞中缺少TERT会导致端粒酶的失 因子)控制细胞质中TERT的稳定性2，其与TERT 活，说明TERT的量和端粒酶活性存在平行关系，与此 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第 4 期 营孙阳等: 端粒酶调控研究进展 293 图 3 TERT 的翻译后修饰及对端粒酶活性的影响 Fig. 3 TERT’s post-translation modification and its impact on the telomerase activity 红色箭头表示负调控，绿色箭头表示正调控。 暴露在电离辐射之下就导致了 c-Abl 诱导的 TERT 磷酸化水平的显著增加，这也表明了 c-Abl 通过磷 酸化 TERT 导致端粒酶活性的抑制和端粒长度变短， 显示出在 c-Abl 和 TERT 之间存在直接的联系。因 此，c-Abl 负调节端粒酶活性。相反，通过 AKT 介 导的 TERT 磷酸化与端粒酶活性的增加相关，猜测 这可能是 TERT 从细胞质易位到核仁而导致的。 泛素化作用也可能影响端粒酶活性，通过酵母 双杂交发现 MKRN1 泛素化连接酶与 TERT 存在相 互作用[24]。MKRN1 过表达会导致 TERT 的降解并 且导致端粒酶活性的下降和端粒的缩短，而且 TERT 半衰期大约为 24 h，而 TR 的半衰期却非常长，大 约有 5 d，这些发现表明 TERT 的稳定性也是调控端 粒酶活性的重要因素。近期研究表明 CHIP(Hsc70 相互作用蛋白的 C 末端，是 E3 泛素化连接酶的辅 因子)控制细胞质中 TERT 的稳定性[25]，其与 TERT 具有相互作用并且可以使 TERT 多聚泛素化，使 TERT 不能进入细胞核，最终使得蛋白发生降解。有 趣的是 CHIP 和 TERT 的相互作用在 G2/M 期达到峰 值，在端粒酶对端粒发挥作用的 S 期减少。因此， CHIP 在细胞周期中的作用可能是通过控制细胞内 运输，调节端粒酶活性和 TERT 稳定性[25]。 综上所述，TERT 的表达在转录和翻译后水平都 受到调控，同时 TERT 可变剪接的过程也涉及了对 端粒酶活性的调控。但是也有研究声称在不同细胞 中端粒长度和端粒酶活性或者 TERT 表达量之间存 在负相关关系，而这可能是因为 TERT 的调控存在 组织特异性。 1.3 TERC 的转录和转录后调控 在一些肿瘤细胞中缺少 TERT 会导致端粒酶的失 活，说明 TERT 的量和端粒酶活性存在平行关系，与此
294 遗传Hereditas(Beijing)2016 第38卷 相似，TERC的量与端粒酶活性也有平行关系。TERC 依赖于TERT,这表明TERC和TERT装配成复合体 的转录会被Sp1和HIF-I激活而被Sp3抑制，这在 后它们才被运输到端粒末端。还有一种理论，认为 MAPK的信号级联通路与TERC启动子的沉默中都 TERT间接影响TERC的运输，或者是这两个组分短 能找到依据26。而且，TERT和TERC的转录似乎 暂的相互作用影响了TERC的定位3O1。 会受到表观遗传控制，如H3和H4乙酰化水平降低 脊椎动物TERC的3'末端含有两个被BoxH和 会抑制TERC的表达2I。TERC中至少有6个位点 Box ACA模体所分开的茎环结构，即H/ACA结构 会受到假尿苷化修饰，有趣的是，这些位点中的两 域I3,在TERC的H/ACA结构域中，H motif和ACA 个都位于一个对端粒酶催化活性非常重要的高度保 motif分别结合-一个由dyskerin、NOPI0、NHP2和 守结构域。利用假尿苷化TERC所做的端粒酶体外 GAR1蛋白所形成的复合体，此复合体对于RNA的 重构实验表明在假尿苷化后端粒酶的活性和持续合 成熟、3'端加工以及RNP发生具有重要作用2。 成端粒能力都发生改变，这进一步说明在体内， Dyskerin是古细菌H/ACA RNA假尿苷合酶的哺乳 TERC的修饰可能会调控端粒酶活性，但是这还需 动物同源物，它有3个结构域：RNA修饰相关的催 要确切的证据来证明2。 化性TuB结构域、假尿苷合酶结构域与PUA(古嘌 苷糖基转移酶)结构域，Dyskerin及其相关蛋白对核 2端粒酶装配与运输的调控 糖体和端粒酶的发生至关重要3)，但是其突变体似 2.1端粒酶复合体的装配 乎对人细胞核糖体成熟没有显著的负调控作用34。 Dyskerin蛋白被DKCI基因编码，并且已经发现了 在具有端粒酶活性的细胞内，端粒酶装配首先 许多相关的单一突变，其中一些突变在NOLA2(编码 要保证TERC的稳定性，其次是端粒酶复合体各组 NHP2蛋白)和NOLA3(编码NOP10蛋白)中已经被报 分间存在直接或间接的相互作用，并且端粒酶各组 道，这些突变体在体外对端粒酶功能影响不大，而 分在装配成活性复合体的过程中需要消耗能量28。 在体内则会降低活性端粒酶的数量，继而导致严重 但是在体外，不需要其他任何蛋白，仅仅需要TERT 的疾病，如X-射线相关的退行性先天角化不良（①C), 和TERC这两个组分的结合就可以发挥端粒酶活性。 而NOLA2和NOLA3上的突变常导致染色体DCB3,3, 细胞内的端粒酶复合体要行使功能是需要多个蛋白 令人惊讶的是，在NOLAI(编码GAR1蛋白，参与了 的协助的。研究发现TERT运输到细胞核的过程是 端粒酶介导的紊乱)里却未发现有突变的报道。 受到调控的，同样，在细胞周期进行过程中，端粒 GARl,即富含甘氨酸-精氨酸结构域(Glycine and 酶复合体的装配也可能受到了调节，端粒酶可能在 arginine rich)的蛋白，侧面与高度保守的核心结构域 细胞周期的S期进行装配，而在M期去装配2。因 相连接，GAR1不会直接结合RNA,相反却直接结 此，为了让端粒酶远离其底物（端粒），就要使端粒酶 合dyskerin,GARl对体内H/ACA snoRNP的稳定性 的重要亚基(TERT和TERC)与其它蛋白不能发生相 或者体外snoRNP的装配并不必要。NOPI0是一个 互作用，换而言之就是将其重要亚基隔离在不同的 小的碱性蛋白，其N-末端具有一个保守的锌指结构， 位点，例如，在S期就可能有两个端粒酶的装配位点 与GAR1一样，它也不会直接结合RNA,却直接结 一端粒末端或者是CBs。研究表明，存在于CBs里 合dyskerin。.NHP2是另一类小的碱性蛋白，它可以 的一种snoRNP装配因子一运动神经元(SMN)复合 结合RNAB,TERC的CBs定位依赖于结合了TERC 体参与了端粒酶的发生，并且一种小核仁核糖核酸 CAB(Cajal body box)结构域的TCAB1蛋白6，结合 蛋白(SnoRNP)GARI的装配和修饰受到了SMN的 H/ACA snoRNA的dyskerin既可以定位到核仁也可 调控，而GAR1是一个与SMN复合体发生相互作用 以定位到CBs,而结合scaRNA的TCABI则会特异 的蛋白，与TERC也具有相互作用，然而，要精确 性的定位到CBs,故TCABI负责TERC到CBs的定 定位端粒酶装配发生的场所还需要进一步研究。最 位，并且敲除TCAB1后使TERC不能定位到核仁B6, 近的研究表明，TERC在CBs中和端粒附近的定位 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
294 遗传 Hereditas (Beijing) 2016 第 38 卷 相似，TERC 的量与端粒酶活性也有平行关系。TERC 的转录会被 Sp1 和 HIF-1 激活而被 Sp3 抑制，这在 MAPK 的信号级联通路与 TERC 启动子的沉默中都 能找到依据[26]。而且，TERT 和 TERC 的转录似乎 会受到表观遗传控制，如 H3 和 H4 乙酰化水平降低 会抑制 TERC 的表达[21]。TERC 中至少有 6 个位点 会受到假尿苷化修饰，有趣的是，这些位点中的两 个都位于一个对端粒酶催化活性非常重要的高度保 守结构域。利用假尿苷化 TERC 所做的端粒酶体外 重构实验表明在假尿苷化后端粒酶的活性和持续合 成端粒能力都发生改变，这进一步说明在体内， TERC 的修饰可能会调控端粒酶活性，但是这还需 要确切的证据来证明[27]。 2 端粒酶装配与运输的调控 2.1 端粒酶复合体的装配 在具有端粒酶活性的细胞内，端粒酶装配首先 要保证 TERC 的稳定性，其次是端粒酶复合体各组 分间存在直接或间接的相互作用，并且端粒酶各组 分在装配成活性复合体的过程中需要消耗能量[28]。 但是在体外，不需要其他任何蛋白，仅仅需要 TERT 和 TERC 这两个组分的结合就可以发挥端粒酶活性。 细胞内的端粒酶复合体要行使功能是需要多个蛋白 的协助的。研究发现 TERT 运输到细胞核的过程是 受到调控的，同样，在细胞周期进行过程中，端粒 酶复合体的装配也可能受到了调节，端粒酶可能在 细胞周期的 S 期进行装配，而在 M 期去装配[29]。因 此，为了让端粒酶远离其底物(端粒)，就要使端粒酶 的重要亚基(TERT 和 TERC)与其它蛋白不能发生相 互作用，换而言之就是将其重要亚基隔离在不同的 位点，例如，在 S 期就可能有两个端粒酶的装配位点 —端粒末端或者是 CBs。研究表明，存在于 CBs 里 的一种 snoRNP 装配因子—运动神经元(SMN)复合 体参与了端粒酶的发生，并且一种小核仁核糖核酸 蛋白(SnoRNP)GAR1 的装配和修饰受到了 SMN 的 调控，而 GAR1 是一个与 SMN 复合体发生相互作用 的蛋白，与 TERC 也具有相互作用，然而，要精确 定位端粒酶装配发生的场所还需要进一步研究。最 近的研究表明，TERC 在 CBs 中和端粒附近的定位 依赖于 TERT，这表明 TERC 和 TERT 装配成复合体 后它们才被运输到端粒末端。还有一种理论，认为 TERT 间接影响 TERC 的运输，或者是这两个组分短 暂的相互作用影响了 TERC 的定位[30]。 脊椎动物 TERC 的 3′末端含有两个被 Box H 和 Box ACA 模体所分开的茎环结构，即 H/ACA 结构 域[31]。在 TERC 的 H/ACA 结构域中，H motif 和 ACA motif 分别结合一个由 dyskerin、NOP10、NHP2 和 GAR1 蛋白所形成的复合体，此复合体对于 RNA 的 成熟、3′端加工以及 RNP 发生具有重要作用[32]。 Dyskerin 是古细菌 H/ACA RNA 假尿苷合酶的哺乳 动物同源物，它有 3 个结构域：RNA 修饰相关的催 化性 TruB 结构域、假尿苷合酶结构域与 PUA(古嘌 苷糖基转移酶)结构域，Dyskerin 及其相关蛋白对核 糖体和端粒酶的发生至关重要[33]，但是其突变体似 乎对人细胞核糖体成熟没有显著的负调控作用[34]。 Dyskerin 蛋白被 DKC1 基因编码，并且已经发现了 许多相关的单一突变，其中一些突变在 NOLA2(编码 NHP2 蛋白)和 NOLA3(编码 NOP10 蛋白)中已经被报 道，这些突变体在体外对端粒酶功能影响不大，而 在体内则会降低活性端粒酶的数量，继而导致严重 的疾病，如 X-射线相关的退行性先天角化不良(DC)， 而 NOLA2和 NOLA3上的突变常导致染色体 DC[33, 34]， 令人惊讶的是，在 NOLA1(编码 GAR1 蛋白，参与了 端粒酶介导的紊乱)里却未发现有突变的报道。 GAR1，即富含甘氨酸-精氨酸结构域(Glycine and arginine rich)的蛋白，侧面与高度保守的核心结构域 相连接，GAR1 不会直接结合 RNA，相反却直接结 合 dyskerin，GAR1 对体内 H/ACA snoRNP 的稳定性 或者体外 snoRNP 的装配并不必要。NOP10 是一个 小的碱性蛋白，其 N-末端具有一个保守的锌指结构， 与 GAR1 一样，它也不会直接结合 RNA，却直接结 合 dyskerin。NHP2 是另一类小的碱性蛋白，它可以 结合 RNA[35]。TERC 的 CBs 定位依赖于结合了 TERC CAB(Cajal body box)结构域的 TCAB1 蛋白[36]，结合 H/ACA snoRNA 的 dyskerin 既可以定位到核仁也可 以定位到 CBs，而结合 scaRNA 的 TCAB1 则会特异 性的定位到 CBs，故 TCAB1 负责 TERC 到 CBs 的定 位，并且敲除 TCAB1 后使 TERC 不能定位到核仁[36]
第4期 营孙阳等：端粒酶调控研究进展 295 自从TCAB1及其基因WRD79被发现后，人们就发 些亚核结构同时还是RNP装配和RNA修饰的普遍 现其与DC相关，并且在TCAB1的突变体中发现 位点4。TERC在大部分细胞周期中都定位在CBs, TERC的运输出现了缺陷，活性端粒酶的数量减少。 CBs的功能主要是TERC到端粒的运输装置6。与 目前，端粒酶复合体各组分的成熟过程与装配 TERC相反，TERT主要在核质有明显的焦点样定位， 成活性复合体的具体步骤依旧还不清楚。TERT基因 因此端粒酶的两个主要亚单位TERC和TERT在整 在细胞内首先转录成RNA,然后RNA成熟为mRNA, 个细胞周期几乎都是分离状态，在S期早期，TERT 最后进入细胞质进行翻译表达，TERT表达和修饰完 易位到核仁，同时含有TERC的CBs在核仁的边缘 成后便被招募到核仁里，接着从核仁迅速进入CBs 聚集，当CBs在S期中期把端粒酶运输到端粒过程 进行RNP的装配B。如果TERT在核仁中持续积累 中，TERC先是聚集在CBs的一极，然后再定位到 而不运输到CBs,则会降低活性端粒酶的水平，这 端粒。而且有研究表明在S期发挥功能的激酶和磷 有可能是TERT和TERC被分开了，而不能形成活 酸酶这两种酶可能修饰了端粒酶亚单位4刀。然而， 性复合体38,39。TERC的前体最初是一个含有三甲基 涉及TERC靶向和聚集的机制还不是很明确2。目 鸟苷(TMG)帽的RNA聚合酶IⅡ转录物[O,通过RNA 前，已经发现端粒酶RNA分子结构—CAB box和 解螺旋酶(RHAU)与AU富含元件相互作用而结合到 H/ACA motif影响了TERC到CBs与核仁的易位B, 其S'末端，解开G-四联体结构，同时dyskerin和其 同时TERT的一个重要结构域被发现介导了TERT 它相关蛋白结合到3末端，从内部修饰剪接RNA最终 到核仁的易位。 形成成熟的TERC41),Dyskerin最初是在一些snoRNA H/ACA家族数量累积1(SHQI)蛋白的帮助下与TERC 3端粒末端对端粒酶的调控 以及含有H/ACA结构域的snoRNA结合，接着核装 端粒酶活性调控的另一种形式是间接调控，即 配因子I(NAFI)结合在dyskerin上，继而发生NAFI 端粒酶与可能影响端粒酶活性的端粒结合蛋白(TBP) 与GAR1交换，而SHQ1会在成熟的TERC在定位到 发生相互作用，这些TBP结合到端粒上后阻碍了端 CBS之前离开B6,2,然后TERT在TCAB1的帮助下 粒酶接近染色体末端481。研究发现这种间接调控端 定位到端粒酶RNP装配的场所CBs附近，最终装配 粒长度的方式是通过一种三态模型4例发挥作用的： 好的端粒酶定位到端粒上，添加核苷酸到端粒上延 第一，POT1直接结合在端粒的3'末端，并且和TPP1 伸端粒41。所以端粒酶全酶的每一组分的积累对于 相互作用，这种POT1-TPP1的位置关系限制了端粒 细胞内活性端粒酶累积都是有意义的。 酶结合到染色体末端，防止端粒不受调控而延伸： pontin与reptin既是ATP酶又是DNA解螺旋酶， 第二，POT1-TPP1之间的相互作用增强了POT1对 这两个酶揭示了端粒酶装配重要步骤。当TERT结 端粒DNA的亲和，也增强了POT1和端粒酶的相互 合potin和reptin后，含量会在S期达到峰值。当这 作用，这拉近了端粒酶和Shelterin复合体之间的物 两个重要的端粒酶亚基被辅助蛋白稳定并结合时， 理联系50。接着，这些蛋白可能会通过转录后修饰 TERT和TERC就会发生二聚化。TERC有两个结构 或者破坏Shelterin复合体的方式从其结合位点脱落， 域对结合TERT是必要的：模板结构域（第44~186 但是具体的过程还未知晓：第三，在端粒延伸期间， 个核苷酸)和在H/ACA结构域的双发夹元件，TERC 释放的POT1-TPP1可能作为端粒酶激活子而起作用， 在此起着稳定H/ACA蛋白结合的作用（在核苷酸第 使得端粒延伸，但是当端粒延伸到达某个阈值时， 243-326位置)0 Shelterin复合体与新合成的端粒重复序列结合，并 2.2 TERC的细胞核运输 且3'突出未端会重新被POT1-TPP1结合，导致端粒 TERC和TERT的易位是通过调节实现的。在细 酶受到抑制，端粒又回到第一个状态，所以 胞内有多个亚核结构参与了端粒酶的装配和运输，这 POT1-TPP1是端粒上兼具正、负调控性的双功能分 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第 4 期 营孙阳等: 端粒酶调控研究进展 295 自从 TCAB1 及其基因 WRD79 被发现后，人们就发 现其与 DC 相关，并且在 TCAB1 的突变体中发现 TERC 的运输出现了缺陷，活性端粒酶的数量减少。 目前，端粒酶复合体各组分的成熟过程与装配 成活性复合体的具体步骤依旧还不清楚。TERT 基因 在细胞内首先转录成 RNA，然后 RNA 成熟为 mRNA， 最后进入细胞质进行翻译表达，TERT 表达和修饰完 成后便被招募到核仁里，接着从核仁迅速进入 CBs 进行 RNP 的装配[37]。如果 TERT 在核仁中持续积累 而不运输到 CBs，则会降低活性端粒酶的水平，这 有可能是 TERT 和 TERC 被分开了，而不能形成活 性复合体[38,39]。TERC 的前体最初是一个含有三甲基 鸟苷(TMG)帽的 RNA 聚合酶 II 转录物[40]，通过 RNA 解螺旋酶(RHAU)与 AU 富含元件相互作用而结合到 其 5′末端，解开 G-四联体结构，同时 dyskerin 和其 它相关蛋白结合到 3′末端，从内部修饰剪接 RNA 最终 形成成熟的 TERC[41]。Dyskerin 最初是在一些 snoRNA H/ACA 家族数量累积 1(SHQ1)蛋白的帮助下与 TERC 以及含有 H/ACA 结构域的 snoRNA 结合，接着核装 配因子 1(NAF1)结合在 dyskerin 上，继而发生 NAF1 与 GAR1 交换，而 SHQ1 会在成熟的 TERC 在定位到 CBs 之前离开[36,42]，然后 TERT 在 TCAB1 的帮助下 定位到端粒酶 RNP 装配的场所 CBs 附近，最终装配 好的端粒酶定位到端粒上，添加核苷酸到端粒上延 伸端粒[43]。所以端粒酶全酶的每一组分的积累对于 细胞内活性端粒酶累积都是有意义的[44]。 pontin与 reptin既是 ATP酶又是 DNA解螺旋酶， 这两个酶揭示了端粒酶装配重要步骤。当 TERT 结 合 potin 和 reptin 后，含量会在 S 期达到峰值。当这 两个重要的端粒酶亚基被辅助蛋白稳定并结合时， TERT 和 TERC 就会发生二聚化。TERC 有两个结构 域对结合 TERT 是必要的：模板结构域(第 44~186 个核苷酸)和在 H/ACA 结构域的双发夹元件，TERC 在此起着稳定 H/ACA 蛋白结合的作用(在核苷酸第 243~326 位置)。 2.2 TERC 的细胞核运输 TERC 和 TERT 的易位是通过调节实现的。在细 胞内有多个亚核结构参与了端粒酶的装配和运输，这 些亚核结构同时还是 RNP 装配和 RNA 修饰的普遍 位点[45]。TERC 在大部分细胞周期中都定位在 CBs， CBs 的功能主要是 TERC 到端粒的运输装置[46]。与 TERC相反，TERT 主要在核质有明显的焦点样定位， 因此端粒酶的两个主要亚单位 TERC 和 TERT 在整 个细胞周期几乎都是分离状态，在 S 期早期，TERT 易位到核仁，同时含有 TERC 的 CBs 在核仁的边缘 聚集，当 CBs 在 S 期中期把端粒酶运输到端粒过程 中，TERC 先是聚集在 CBs 的一极，然后再定位到 端粒。而且有研究表明在 S 期发挥功能的激酶和磷 酸酶这两种酶可能修饰了端粒酶亚单位[47]。然而， 涉及 TERC 靶向和聚集的机制还不是很明确[29]。目 前，已经发现端粒酶 RNA 分子结构——CAB box 和 H/ACA motif 影响了 TERC 到 CBs 与核仁的易位[31]， 同时 TERT 的一个重要结构域被发现介导了 TERT 到核仁的易位。 3 端粒末端对端粒酶的调控 端粒酶活性调控的另一种形式是间接调控，即 端粒酶与可能影响端粒酶活性的端粒结合蛋白(TBP) 发生相互作用，这些 TBP 结合到端粒上后阻碍了端 粒酶接近染色体末端[48]。研究发现这种间接调控端 粒长度的方式是通过一种三态模型[49]发挥作用的： 第一，POT1 直接结合在端粒的 3′末端，并且和 TPP1 相互作用，这种 POT1-TPP1 的位置关系限制了端粒 酶结合到染色体末端，防止端粒不受调控而延伸； 第二，POT1-TPP1 之间的相互作用增强了 POT1 对 端粒 DNA 的亲和，也增强了 POT1 和端粒酶的相互 作用，这拉近了端粒酶和 Shelterin 复合体之间的物 理联系[50]。接着，这些蛋白可能会通过转录后修饰 或者破坏 Shelterin 复合体的方式从其结合位点脱落， 但是具体的过程还未知晓；第三，在端粒延伸期间， 释放的 POT1-TPP1 可能作为端粒酶激活子而起作用， 使得端粒延伸，但是当端粒延伸到达某个阈值时， Shelterin 复合体与新合成的端粒重复序列结合，并 且 3′突出末端会重新被 POT1-TPP1 结合，导致端粒 酶受到抑制，端粒又回到第一个状态，所以 POT1-TPP1 是端粒上兼具正、负调控性的双功能分
296 遗传Hereditas(Beijing)2016 第38卷 子。TRFI和TRF2在哺乳动物中可能是负责端粒酶 子形成稳定复合体而抑制端粒酶的功能，并通过其 负反馈控制的主要蛋白，当它们结合T-loop的双链 C末端74个氨基酸的端粒酶抑制结构域(TID)与 DNA时，端粒就会处于关闭状态使端粒酶不能进入，TERT结合。 因此不能延伸端粒末端5OI,总之TRF1和TRF2作 然而端粒酶招募的精确机制还不清楚，一个可 为端粒长度的负调节因子的根本原因就是它们参与 能的原因是结合在端粒上的Shelterin构成了负反馈 了T-loop的形成5。TRF1和TRF2通过顺式作用抑 环而对端粒酶延伸端粒发挥了负调控作用。Shelterin 制端粒延伸，据报道TRF1可以抑制定位在端粒上 介导端粒长度调控的普遍理论认为端粒长度越长招 的端粒酶活性，然而，TRF2似乎是激活端粒的降解 募的Shelterin复合体越多，但是在Shelterin招募到 但是却没有显示出对端粒酶的影响。在细胞内也发 端粒上的同时也限制了端粒酶到端粒的招募，进而 现了其它负反馈调节端粒长度蛋白：与TRF1相互 抑制了端粒的延伸。负反馈环负责稳定端粒长度， 作用的蛋白一端锚聚合酶1、2(TANK1、TANK2), 这已经在癌细胞中得到证实，但是人们认为在端粒 TIN2,Pinxl;与TRF2相互作用的蛋白hRAPI(人 酶阳性的生殖细胞和其他干细胞样细胞中，负反馈 抑制激活蛋白1，被认为是和TRF2有特异性相互作 环可能也维持了端粒长度的动态平衡。因此，非常 用的蛋白并且在体内负性调节端粒长度)，这些蛋白 有可能还存在着其他未发现的机制调控了端粒酶的 对TRF1功能的发挥起了至关重要的作用（图4）。 招募以及端粒的持续合成，但是究竟哪种机制起作 Pix1可以通过与端粒酶的催化亚单位以及TRF1分 用主要取决于细胞是处于平衡条件还是非平衡条件。 TRF2 interactors: Mrel1/Rad50/NBS Others: RAD5I RADS1 ATM WRN Ku86 BLM DNA-PKes PARP Ku70 tankyrase XRCCI/XPF hRAP Apollo TRF TRFI TIN2 TRF2 TRFI interactors: TPPI Ku70 Ku80 POTI POTI TRF1 TRF2 POTI 3 Nucleosomes D-loop Others: telomerase 图4定位到端粒末端的蛋白 Fig.4 Proteins localized to the end of telomeres T环和D环的形成需要揣粒结合蛋白的帮助，这些蛋白包括shelterin复合体，其由TRF1、TRF2、TIN2、TPPI、RAPI和POT1构成， 一共包含5个DNA结合结构域(TRF1和TRF2各2个，POT1有1个)，可以专一的识别DNA位点。其他端粒相关蛋白在同源重组 或者非同源末端插入表明DNA损伤信号的传导和修复与端粒生物功能密切相关。 ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
296 遗传 Hereditas (Beijing) 2016 第 38 卷 子。TRF1 和 TRF2 在哺乳动物中可能是负责端粒酶 负反馈控制的主要蛋白，当它们结合 T-loop 的双链 DNA 时，端粒就会处于关闭状态使端粒酶不能进入， 因此不能延伸端粒末端[50]，总之 TRF1 和 TRF2 作 为端粒长度的负调节因子的根本原因就是它们参与 了 T-loop 的形成[51]。TRF1 和 TRF2 通过顺式作用抑 制端粒延伸，据报道 TRF1 可以抑制定位在端粒上 的端粒酶活性，然而，TRF2 似乎是激活端粒的降解 但是却没有显示出对端粒酶的影响。在细胞内也发 现了其它负反馈调节端粒长度蛋白：与 TRF1 相互 作用的蛋白——端锚聚合酶 1、2(TANK1、TANK2)， TIN2，Pinx1；与 TRF2 相互作用的蛋白 hRAP1(人 抑制激活蛋白 1，被认为是和 TRF2 有特异性相互作 用的蛋白并且在体内负性调节端粒长度)，这些蛋白 对 TRF1 功能的发挥起了至关重要的作用(图 4)。 Pinx1 可以通过与端粒酶的催化亚单位以及 TRF1 分 子形成稳定复合体而抑制端粒酶的功能，并通过其 C 末端 74 个氨基酸的端粒酶抑制结构域(TID)与 TERT 结合。 然而端粒酶招募的精确机制还不清楚，一个可 能的原因是结合在端粒上的 Shelterin 构成了负反馈 环而对端粒酶延伸端粒发挥了负调控作用。Shelterin 介导端粒长度调控的普遍理论认为端粒长度越长招 募的 Shelterin 复合体越多，但是在 Shelterin 招募到 端粒上的同时也限制了端粒酶到端粒的招募，进而 抑制了端粒的延伸。负反馈环负责稳定端粒长度， 这已经在癌细胞中得到证实，但是人们认为在端粒 酶阳性的生殖细胞和其他干细胞样细胞中，负反馈 环可能也维持了端粒长度的动态平衡。因此，非常 有可能还存在着其他未发现的机制调控了端粒酶的 招募以及端粒的持续合成，但是究竟哪种机制起作 用主要取决于细胞是处于平衡条件还是非平衡条件。 图 4 定位到端粒末端的蛋白 Fig. 4 Proteins localized to the end of telomeres T 环和 D 环的形成需要端粒结合蛋白的帮助，这些蛋白包括 shelterin 复合体，其由 TRF1、TRF2、TIN2、TPP1、RAP1 和 POT1 构成， 一共包含 5 个 DNA 结合结构域(TRF1 和 TRF2 各 2 个，POT1 有 1 个)，可以专一的识别 DNA 位点。其他端粒相关蛋白在同源重组 或者非同源末端插入表明 DNA 损伤信号的传导和修复与端粒生物功能密切相关
第4期 营孙阳等：端粒酶调控研究进展 297 lear receptors.Cell,2015,160(5):811-813. 4展望 [5]Ly H.Genetic and environmental factors influencing hu- 对端粒酶的深入研究逐渐揭示了肿瘤细胞的端 man diseases with telomere dysfunction.Clin Exp Med, 2009,2(2:114-130 粒酶活性与细胞衰老之间的联系，如正常细胞可以 [6]Fu D,Collins K.Purification of human telomerase com- 通过遗传操作转入TERT亚基使其获得端粒酶活性 plexes identifies factors involved in telomerase biogenesis 而发生永生化逃避衰老等。近期关于端粒酶的研究 and telomere length regulation.Mol Cell,2007, 逐渐揭示了辅助蛋白在维持端粒酶复合体活性和功 28(5773-785. 能方面的重要作用，对这些辅助蛋白的深入研究开 [7]Venteicher AS,Meng ZJ,Mason PJ,Veenstra TD,Artandi SE.Identification of ATPases pontin and reptin as telo- 创了靶向端粒酶辅助蛋白而间接抑制端粒酶活性治 merase components essential for holoenzyme assembly 疗癌症的新方法。总之，端粒酶活性的调节包含多 Cell,2008.132(6:945-957. 个调控因素：TERT水平的调控、转录后修饰、运输、 [8]Zhong F,Savage SA,Shkreli M,Giri N,Jessop L,MyersT, 定位、最终构象的调控以及在端粒酶复合体装配过 Chen R,Alter BP,Artandi SE.Disruption of telomerase 程中与辅助蛋白的相互作用的调控，这些端粒酶调 trafficking by TCABI mutation causes dyskeratosis con- 控研究为癌症的治疗提供了许多值得探索的重要靶 genita.Gene Dev,2011,25(1):11-16. [9]Trochet D,Mergui X,Ivkovic I,Porreca RM,Ger- 标。目前端粒酶调控的许多内容都已被详细的研究 bault-Seureau M,Sidibe A,Richard F,Londono-Vallejo A, 探讨，为进一步发现调控端粒酶活性的分子奠定了 Perret M,Aujard F,Riou JF.Telomere regulation during 基础s2。如伊美司他(Imetelstat)是一个合成分子， ageing and tumorigenesis of the grey mouse lemur.Bio- 在端粒酶的活性位点区域结合端粒酶RNA组分并 chimie,2015,113:100-110. 降低了端粒酶活性s3,54。姜黄素(Curcumin)被证明在 [10]Shay JW,Wright WE.Senescence and immortalization: role of telomeres and telomerase.Carcinogenesis,2005, 某些类型的癌症中可以抑制端粒酶活性，这种抑制 26(5):867-874. 可能是使从TERT上解离的HSP-90和p23伴侣蛋白 [11]Killela PJ,Reitman ZJ,Jiao YC,Bettegowda C,Agrawal 不能易位到细胞核s。莱菔硫烷(Sulforaphane)已经 N,Diaz LA,Jr.,Friedman AH,Friedman H,Gallia GL, 被证明可以导致TERT的表达水平和磷酸化水平降 Giovanella BC.Grollman AP.He TC.He YP.Hruban RH. 低，阻止了向细胞核的易位56。然而，鲜有证据表 Jallo GI,Mandahl N,Meeker AK,Mertens F,Netto GJ, Ahmed Rasheed B,Riggins GJ,Rosenquist TA,Schiffman 明我们可以通过靶问Dyskerin、GAR1、Nopl0和 M,Shih IM,Theodorescu D,Torbenson MS,Velculescu NHP2等端粒酶复合体的其他组分而改变端粒酶活 VE,Wang TL,Wentzensen N,Wood LD,Zhang M, 性，这些问题在间接应用抗端粒治疗癌症的道路上 McLendon RE,Bigner DD,Kinzler KW,Vogelstein B. 给我们留下了探索的机会5。 Papadopoulos N,Yan H.TERT promoter mutations occur frequently in gliomas and a subset of tumors derived 参考文献(References): from cells with low rates of self-renewal.Proc Natl Acad Sci USA,2013,110(15:6021-6026. [1]Palm W,de Lange T.How shelterin protects mammalian [12]Horn S,Figl A,Sivaramakrishna Rachakonda P,Fischer C, telomeres.Annu Rey Genet,2008,42:301-334 Sucker A,Gast A,Kadel S,Moll I,Nagore E,Hemminki [2]O'Sullivan RJ,Karlseder J.Telomeres:protecting chro- K,Schadendorf D,Kumar R.TERT promoter mutations in mosomes against genome instability.Nat Rey Mol Cell familial and sporadic melanoma.Science,2013,339(6122): Biol,2010,11(3:171-181. 959-961. [3]Kabir S,Hockemeyer D,de Lange T.TALEN gene [13]Kyo S,Takakura M,Fujiwara T,Inoue M.Understanding knockouts reveal no requirement for the conserved human and exploiting hTERT promoter regulation for diagnosis shelterin protein Rapl in telomere protection and length and treatment of human cancers.Cancer Sci,2008,99(8): regulation.Cell Rep,2014,9(4):1273-1280. 1528-1538. [4]Aeby E,Lingner J.ALT telomeres get together with nuc- [14]Greenberg RA.Telomeres,crisis and cancer.Curr Mol ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第 4 期 营孙阳等: 端粒酶调控研究进展 297 4 展 望 对端粒酶的深入研究逐渐揭示了肿瘤细胞的端 粒酶活性与细胞衰老之间的联系，如正常细胞可以 通过遗传操作转入 TERT 亚基使其获得端粒酶活性 而发生永生化逃避衰老等。近期关于端粒酶的研究 逐渐揭示了辅助蛋白在维持端粒酶复合体活性和功 能方面的重要作用，对这些辅助蛋白的深入研究开 创了靶向端粒酶辅助蛋白而间接抑制端粒酶活性治 疗癌症的新方法。总之，端粒酶活性的调节包含多 个调控因素：TERT 水平的调控、转录后修饰、运输、 定位、最终构象的调控以及在端粒酶复合体装配过 程中与辅助蛋白的相互作用的调控，这些端粒酶调 控研究为癌症的治疗提供了许多值得探索的重要靶 标。目前端粒酶调控的许多内容都已被详细的研究 探讨，为进一步发现调控端粒酶活性的分子奠定了 基础[52]。如伊美司他(Imetelstat)是一个合成分子， 在端粒酶的活性位点区域结合端粒酶 RNA 组分并 降低了端粒酶活性[53,54]。姜黄素(Curcumin)被证明在 某些类型的癌症中可以抑制端粒酶活性，这种抑制 可能是使从 TERT 上解离的 HSP-90 和 p23 伴侣蛋白 不能易位到细胞核[55]。莱菔硫烷(Sulforaphane)已经 被证明可以导致 TERT 的表达水平和磷酸化水平降 低，阻止了向细胞核的易位[56]。然而，鲜有证据表 明我们可以通过靶向 Dyskerin、GAR1、Nop10 和 NHP2 等端粒酶复合体的其他组分而改变端粒酶活 性，这些问题在间接应用抗端粒治疗癌症的道路上 给我们留下了探索的机会[57]。 参考文献(References)： [1] Palm W, de Lange T. How shelterin protects mammalian telomeres. Annu Rev Genet, 2008, 42: 301–334. [2] O'Sullivan RJ, Karlseder J. Telomeres: protecting chromosomes against genome instability. Nat Rev Mol Cell Biol, 2010, 11(3): 171–181. [3] Kabir S, Hockemeyer D, de Lange T. TALEN gene knockouts reveal no requirement for the conserved human shelterin protein Rap1 in telomere protection and length regulation. Cell Rep, 2014, 9(4): 1273–1280. [4] Aeby E, Lingner J. ALT telomeres get together with nuclear receptors. Cell, 2015, 160(5): 811–813. [5] Ly H. Genetic and environmental factors influencing human diseases with telomere dysfunction. Clin Exp Med, 2009, 2(2): 114–130. [6] Fu D, Collins K. Purification of human telomerase complexes identifies factors involved in telomerase biogenesis and telomere length regulation. Mol Cell, 2007, 28(5): 773–785. [7] Venteicher AS, Meng ZJ, Mason PJ, Veenstra TD, Artandi SE. Identification of ATPases pontin and reptin as telomerase components essential for holoenzyme assembly. Cell, 2008, 132(6): 945–957. [8] Zhong F, Savage SA, Shkreli M, Giri N, Jessop L, Myers T, Chen R, Alter BP, Artandi SE. Disruption of telomerase trafficking by TCAB1 mutation causes dyskeratosis congenita. Gene Dev, 2011, 25(1): 11–16. [9] Trochet D, Mergui X, Ivkovic I, Porreca RM, Gerbault-Seureau M, Sidibe A, Richard F, Londono-Vallejo A, Perret M, Aujard F, Riou JF. Telomere regulation during ageing and tumorigenesis of the grey mouse lemur. Biochimie, 2015, 113: 100–110. [10] Shay JW, Wright WE. Senescence and immortalization: role of telomeres and telomerase. Carcinogenesis, 2005, 26(5): 867–874. [11] Killela PJ, Reitman ZJ, Jiao YC, Bettegowda C, Agrawal N, Diaz LA, Jr., Friedman AH, Friedman H, Gallia GL, Giovanella BC, Grollman AP, He TC, He YP, Hruban RH, Jallo GI, Mandahl N, Meeker AK, Mertens F, Netto GJ, Ahmed Rasheed B, Riggins GJ, Rosenquist TA, Schiffman M, Shih IM, Theodorescu D, Torbenson MS, Velculescu VE, Wang TL, Wentzensen N, Wood LD, Zhang M, McLendon RE, Bigner DD, Kinzler KW, Vogelstein B, Papadopoulos N, Yan H. TERT promoter mutations occur frequently in gliomas and a subset of tumors derived from cells with low rates of self-renewal. Proc Natl Acad Sci USA, 2013, 110(15): 6021–6026. [12] Horn S, Figl A, Sivaramakrishna Rachakonda P, Fischer C, Sucker A, Gast A, Kadel S, Moll I, Nagore E, Hemminki K, Schadendorf D, Kumar R. TERT promoter mutations in familial and sporadic melanoma. Science, 2013, 339(6122): 959–961. [13] Kyo S, Takakura M, Fujiwara T, Inoue M. Understanding and exploiting hTERT promoter regulation for diagnosis and treatment of human cancers. Cancer Sci, 2008, 99(8): 1528–1538. [14] Greenberg RA. Telomeres, crisis and cancer. Curr Mol
298 遗传Hereditas(Beijing)2016 第38卷 Med,2005,5(2213-218 regulation of hTR and hTERT for telomere maintenance [15]Borah S,Xi LH,Zaug AJ,Powell NM,Dancik GM,Cohen and telomerase activity.Biochimie,2008,90(1):13-23. SB,Costello JC,Theodorescu D,Cech TR.TERT promoter [27]Kim NK,Theimer CA,Mitchell JR,Collins K,Feigon J. mutations and telomerase reactivation in urothelial cancer. Effect of pseudouridylation on the structure and activity of Science,.2015,347(6225):1006-1010. the catalytically essential P6.1 hairpin in human telome- [16]Lacerte A,Korah J,Roy M,Yang XJ,Lemay S,Lebrun JJ. rase RNA.Nucleic Acids Res,2010,38(19):6746-6756. Transforming growth factor-B inhibits telomerase through [28]Collins K.Physiological assembly and activity of human SMAD3 and E2F transcription factors.Cell Signal,2008, telomerase complexes.Mech Ageing Dev,2008,129(1/2): 20(1):50-59 91-98. [17]Ballal RD,Saha T,Fan SJ,Haddad BR,Rosen EM. [29]Wojtyla A,Gladych M,Rubis B.Human telomerase activ- BRCAI localization to the telomere and its loss from the ity regulation.Mol Biol Rep,2011,38(5):3339-3349. telomere in response to DNA damage.J Biol Chem,2009, [30]Tomlinson RL,Abreu EB,Ziegler T,Ly H,Counter CM, 28452:36083-36098. Terns RM,Terns MP.Telomerase reverse transcriptase is [18]Zhu JY,Zhao YJ,Wang SW.Chromatin and epigenetic required for the localization of telomerase RNA regulation of the telomerase reverse transcriptase gene. al bodies and telomeres in human cancer cells.Mol Biol Protein Cell,2010,1(1):22-32. Cell,2008,19(9):3793-3800. [19]Wang SW,Hu CG,Zhu JY.Transcriptional silencing of a [31]Jady BE,Bertrand E,Kiss T.Human telomerase RNA novel hTERT reporter locus during in vitro differentiation and box H/ACA scaRNAs share a common Cajal body- of mouse embryonic stem cells.Mol Biol Cell,2007,18(2): specific localization signal.J Cell Biol,2004,164(5): 669-677. 647-652. [20]Zhang ZX,Wang Y,Tao ZZ,Chen SM,Xiao BK,Zhou T. [32]Li H.Unveiling substrate RNA binding to H/ACA RNPs: Subtelomeric demethylation deregulated hTERT expres- one side fits all.Curr Opin Struct Biol,2008,18(1):78-85. sion,telomerase activity,and telomere length in four na- [33]Thomas Meier U.The many facets of H/ACA ribonucleo- sopharyngeal carcinoma cell lines.Cancer Biother Radi- proteins.Chromosoma,2005,114(1):1-14. opharm,2014,29(7):289-294. [34]Parry EM,Alder JK,Lee SS,Phillips JA,III,Loyd JE, [21]Atkinson SP,Hoare SF,Glasspool RM,Keith WN.Lack of Duggal P,Armanios M.Decreased dyskerin levels as a telomerase gene expression in alternative lengthening of mechanism of telomere shortening in X-linked dyskerato- telomere cells is associated with chromatin remodeling of sis congenita.J Med Genet,2011,48(5):327-333. the hTR and hTERT gene promoters.Cancer Res,2005, [35]Hamma T,Reichow SL,Varani G,Ferre-D'Amare AR.The 65(17):7585-7590. Cbf5-Nop10 complex is a molecular bracket that organiz- (22]Renaud S,Loukinov D,Bosman FT,Lobanenkov V,Ben- es box H/ACA RNPs.Nat Struct Mol Biol,2005,12(12): hattar J.CTCF binds the proximal exonic region of hTERT 1101-1107. and inhibits its transcription.Nucleic Acids Res,2005, [36]Venteicher AS,Abreu EB,Meng ZJ,McCann KE,Terns 33(21):6850-6860. RM,Veenstra TD,Terns MP,Artandi SE.A human telo- [23]Zhang Y,Chen LY,Han X,Xie W,Kim H,Yang D,Liu D, merase holoenzyme protein required for Cajal body loca- Zhou SY.Phosphorylation of TPPI regulates cell cycle- lization and telomere synthesis.Science,2009,323(5914): dependent telomerase recruitment.Proc Natl Acad Sci US 644-648 A,2013,110(14)5457-5462. [37]Tomlinson RL,Li J,Culp BR,Terns RM,Terns MP.A (24]Kim JH,Park SM,Kang MR,Oh SY,Lee TH,Muller MT, Cajal body-independent pathway for telomerase traffick- Chung IK.Ubiquitin ligase MKRNI modulates telomere ing in mice.Exp Cell Res,2010,316(17):2797-2809. length homeostasis through a proteolysis of hTERT.Gene [38]Lin J,Jin R,Zhang B,Chen H,Bai YX,Yang PX,Han SW Dew,2005,19(7):776-781. Xie YH,Huang PT,Huang CF,Huang JJ.Nucleolar loca- (25]Lee JH,Khadka P,Baek SH,Chung IK.CHIP promotes lization of TERT is unrelated to telomerase function in human telomerase reverse transcriptase degradation and human cells.J Cell Sci,2008,121(Pt 13):2169-2176. negatively regulates telomerase activity.J Biol Chem, [39]Wong JMY,Kyasa MJ,Hutchins L,Collins K.Telomerase 2010,285(53):42033-42045. RNA deficiency in peripheral blood mononuclear cells in [26]Cairney CJ,Keith WN.Telomerase redefined:integrated X-linked dyskeratosis congenita.Hum Genet,2004,115(5): ?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
298 遗传 Hereditas (Beijing) 2016 第 38 卷 Med, 2005, 5(2): 213–218. [15] Borah S, Xi LH, Zaug AJ, Powell NM, Dancik GM, Cohen SB, Costello JC, Theodorescu D, Cech TR. TERT promoter mutations and telomerase reactivation in urothelial cancer. Science, 2015, 347(6225): 1006–1010. [16] Lacerte A, Korah J, Roy M, Yang XJ, Lemay S, Lebrun JJ. Transforming growth factor-β inhibits telomerase through SMAD3 and E2F transcription factors. Cell Signal, 2008, 20(1): 50–59. [17] Ballal RD, Saha T, Fan SJ, Haddad BR, Rosen EM. BRCA1 localization to the telomere and its loss from the telomere in response to DNA damage. J Biol Chem, 2009, 284(52): 36083–36098. [18] Zhu JY, Zhao YJ, Wang SW. Chromatin and epigenetic regulation of the telomerase reverse transcriptase gene. Protein Cell, 2010, 1(1): 22–32. [19] Wang SW, Hu CG, Zhu JY. Transcriptional silencing of a novel hTERT reporter locus during in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells. Mol Biol Cell, 2007, 18(2): 669–677. [20] Zhang ZX, Wang Y, Tao ZZ, Chen SM, Xiao BK, Zhou T. Subtelomeric demethylation deregulated hTERT expression, telomerase activity, and telomere length in four nasopharyngeal carcinoma cell lines. Cancer Biother Radiopharm, 2014, 29(7): 289–294. [21] Atkinson SP, Hoare SF, Glasspool RM, Keith WN. Lack of telomerase gene expression in alternative lengthening of telomere cells is associated with chromatin remodeling of the hTR and hTERT gene promoters. Cancer Res, 2005, 65(17): 7585–7590. [22] Renaud S, Loukinov D, Bosman FT, Lobanenkov V, Benhattar J. CTCF binds the proximal exonic region of hTERT and inhibits its transcription. Nucleic Acids Res, 2005, 33(21): 6850–6860. [23] Zhang Y, Chen LY, Han X, Xie W, Kim H, Yang D, Liu D, Zhou SY. Phosphorylation of TPP1 regulates cell cycledependent telomerase recruitment. Proc Natl Acad Sci US A, 2013, 110(14): 5457–5462. [24] Kim JH, Park SM, Kang MR, Oh SY, Lee TH, Muller MT, Chung IK. Ubiquitin ligase MKRN1 modulates telomere length homeostasis through a proteolysis of hTERT. Gene Dev, 2005, 19(7): 776–781. [25] Lee JH, Khadka P, Baek SH, Chung IK. CHIP promotes human telomerase reverse transcriptase degradation and negatively regulates telomerase activity. J Biol Chem, 2010, 285(53): 42033–42045. [26] Cairney CJ, Keith WN. Telomerase redefined: integrated regulation of hTR and hTERT for telomere maintenance and telomerase activity. Biochimie, 2008, 90(1): 13–23. [27] Kim NK, Theimer CA, Mitchell JR, Collins K, Feigon J. Effect of pseudouridylation on the structure and activity of the catalytically essential P6.1 hairpin in human telomerase RNA. Nucleic Acids Res, 2010, 38(19): 6746–6756. [28] Collins K. Physiological assembly and activity of human telomerase complexes. Mech Ageing Dev, 2008, 129(1/2): 91–98. [29] Wojtyla A, Gladych M, Rubis B. Human telomerase activity regulation. Mol Biol Rep, 2011, 38(5): 3339–3349. [30] Tomlinson RL, Abreu EB, Ziegler T, Ly H, Counter CM, Terns RM, Terns MP. Telomerase reverse transcriptase is required for the localization of telomerase RNA al bodies and telomeres in human cancer cells. Mol Biol Cell, 2008, 19(9): 3793–3800. [31] Jády BE, Bertrand E, Kiss T. Human telomerase RNA and box H/ACA scaRNAs share a common Cajal bodyspecific localization signal. J Cell Biol, 2004, 164(5): 647–652. [32] Li H. Unveiling substrate RNA binding to H/ACA RNPs: one side fits all. Curr Opin Struct Biol, 2008, 18(1): 78–85. [33] Thomas Meier U. The many facets of H/ACA ribonucleoproteins. Chromosoma, 2005, 114(1): 1–14. [34] Parry EM, Alder JK, Lee SS, Phillips JA, III, Loyd JE, Duggal P, Armanios M. Decreased dyskerin levels as a mechanism of telomere shortening in X-linked dyskeratosis congenita. J Med Genet, 2011, 48(5): 327–333. [35] Hamma T, Reichow SL, Varani G, Ferré-D'Amaré AR. The Cbf5–Nop10 complex is a molecular bracket that organizes box H/ACA RNPs. Nat Struct Mol Biol, 2005, 12(12): 1101–1107. [36] Venteicher AS, Abreu EB, Meng ZJ, McCann KE, Terns RM, Veenstra TD, Terns MP, Artandi SE. A human telomerase holoenzyme protein required for Cajal body localization and telomere synthesis. Science, 2009, 323(5914): 644–648. [37] Tomlinson RL, Li J, Culp BR, Terns RM, Terns MP. A Cajal body-independent pathway for telomerase trafficking in mice. Exp Cell Res, 2010, 316(17): 2797–2809. [38] Lin J, Jin R, Zhang B, Chen H, Bai YX, Yang PX, Han SW, Xie YH, Huang PT, Huang CF, Huang JJ. Nucleolar localization of TERT is unrelated to telomerase function in human cells. J Cell Sci, 2008, 121(Pt 13): 2169–2176. [39] Wong JMY, Kyasa MJ, Hutchins L, Collins K. Telomerase RNA deficiency in peripheral blood mononuclear cells in X-linked dyskeratosis congenita. Hum Genet, 2004, 115(5):