文档介绍：端粒和端粒酶 09 级食品科学与工程郭晓敏学号: 170112009012 一、端粒(一)端粒的发现 1938 年两位卓越的遗传学家 Mc . Clintock 和 Muller 分别以玉米、果蝇为材料发现经过各种途径损伤后所断裂的染色体很不稳定, 容易降解, 断口具有“粘性”, 彼此之间很容易相互粘连而造成染色体易位、倒位、缺失、双着丝点等类型的染色体畸变。而染色体的天然末段似乎从不与其它断口连接, 也不彼此连接, 这是因为染色体天然末端有类似“帽子”的结构, 虽不含功能基因, 但具有维持染色体稳定性的功能。据此, Muller 提出了“端粒”(telomere) 这个术语。(二)端粒的结构端粒( telomere) 是保护真核细胞染色体末端并维持其完整的特殊的 DNA /蛋白质复合物,它像“帽子”一样扣在染色体的两端。 1. 端粒 DM 的结构端粒 DNA 由两条长短不同的 DNA 链构成,一条富含 G ,另一条富含 C 。富含 G 的那条链 5’一 3’指向染色体末端,此链比富含 c 的链在其 3’末端尾处可多出 12~ 16 个核苷酸的长度,即 3’悬挂链, 一定条件下能形成一个大的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构, 此结构是通过单链之间或单链内对应的 G 残基之间形成 H00gsteen 碱基配对, 从而使 4 段富含 G 的链旋聚成一段的四链体 DNA 。也有人认为,端粒 G 链序列可以形成稳定的发卡结构,它和四联体结构都被认为与端粒 DNA 的保护功能有关. 2. 端粒结合蛋白的结构端粒结合蛋白包括端粒酶、保卫蛋白复合体( sheherin) 和非保卫蛋白。保卫蛋白复合体由端粒重复序列结合因子 l(TRFl), 端粒重复序列结合因子(TRF2) 。端粒保卫蛋白 1( P0rrl) , TRFl 相互作用核蛋白(TIN2),TIN2 相互作用蛋白 l( TINTl ) 及阻抑和活化蛋白 1 趣印 1)组成, 各分布在染色体端粒上, 能保持端粒结构的相对稳定。非保卫蛋白有 DNA 修复蛋白 RADSO,NBSl ,胍 E11 , Ku86 和 DNAPKcs 等,各分布不局限在端粒上。这三类端粒结合蛋白协同参与端粒动态平衡的维持和调节。 TRF1 是一种端粒 DNA 双链重复序列结合蛋白, 它只结合在 T 环上。其包括 3 个功能域: C 末端 Myb 样 DNA 结合功能域、 N 末端的酸性氨基酸残基和多肽链中部的二聚化反应功能域. 两个 TRFl 利用各自的 mby 结构域与 DN A 结合形成同源二聚体, 并能使 DN A 发生轻微的弯曲。 TRFl 通过负反馈机制抑制端粒增长、稳定端粒的长度,其只抑制端粒酶在端粒末端的行为, 电镜显示在体外 TRF1 形成一种蛋白丝状物, 能促使两条 DNA 链相互连接, 因此这种负反馈机制被认为是通过蛋白计数模式来实现的.。 TRFl 与 Tankyasel 、 TIN2 和 PINX 1 等组成 TRF1 复合体,大量 TRFl 复合体沿着端粒 DNA 双链结合,作为一个长度测量装置来测量端粒的长度。端粒越长,结合的 TRFl 复合体就越多,负反馈调节的信号就越强 Loayza 等发现端粒保护蛋白( POT1 )是 TRFl 复合体控制端粒长度作用的最终传递体。 POT1 作为长度信息的传递体把信息传递给端粒酶,起组织端粒酶的作用。其可能的作用方式是结合单链 DNA 末端, 使端粒酶不能识别 3’悬挂末端引物, 从而不能启动端粒的延伸。 Ye 等通过质谱测量法鉴定出一种新的端粒结合蛋白— POT1- 交互作用蛋白 1(PIP1) 发现 PIP1 与(POT1) 和 TIN2 结合,把 POT1 拴系在 TRF1 复合体上。 TRF2 与 TRF1 同源,也是端粒 DNA 双链重复序列结合蛋白, 它同样具有 C 末端 Myb 样 DNA 结合功能域和二聚化反应功能域,对端粒长度起负调控作用, 可以在一定程度上抑制端粒酶的活性, 经过表达 TRF2 引起端粒一定程度的缩短,与 TRF1 不同的是 TRF2 蛋白 N末端主要包括碱性氨基酸残基, 另外, 其在进化上更保守. 电镜观察发现 TRF2 能把线性的端粒 DNA 重塑成 T- 环样结构以及在侵入处置换出一段 DNA 链与互补链配对形成 D- 环,侵入处也即 T- 环与端粒双链 DNA 的交接处是 TRF2 的选择性结合部位。这些研究提示 TRF2 是 D 环-T 环结构形成和稳定的重要因子。 TRF2 也不是孤立地起作用,它与人抑制剂激活物蛋白 1 交互作用形成复合物, 结合端粒双链重复序列。 Ye 等的研究发现, TRF 1 交互作用核蛋白 2 能同时结合 TRF 1和 TRF2, 提示 TRF1 复合体和 TRF2