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端粒

 

端粒(英語:Telomere)是染色體末端的DNA重複序列,作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。細胞分裂一次,由於DNA複製時的方向必須從5'方向到3'方向,DNA每次複製端粒就縮短一點(參見岡崎片段)。一旦端粒消耗殆盡,細胞將會立即激活凋亡機制,即細胞走向凋亡。因此,端粒和細胞老化有明顯的關係。一直以來都知道精、卵細胞的端粒比成年體細胞的都長許多。

 

端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體,它與端粒結合蛋白一起構成了特殊的「帽子」結構,能夠維持染色體的完整和控制細胞分裂周期。

 

端粒DNA是由簡單的DNA高度重複序列組成的,染色體末端沿著5'到3' 方向的鏈富含 GT。在酵母和人中,端粒序列分別為C1-3A/TG1-3和TTAGGG/CCCTAA,並有許多蛋白與端粒DNA結合。端粒DNA主要功能有:第一,保護染色體不被核酸酶降解;第二,防止染色體相互融合;第三,為端粒酶提供底物,解決DNA複製的末端隱縮,保證染色體的完全複製。端粒、著絲粒和複製原點是染色體保持完整和穩定的三大要素。同時,端粒又是基因調控的特殊位點, 常可抑制位於端粒附近基因的轉錄活性(稱為端粒的位置效應,TPE)。在大多真核生物中,端粒的延長是由端粒酶催化的,另外,重組機制也介導端粒的延長。

 

 

作用:

 

  • 染色體由於融合、降解、重排而形成不穩定結構從而威脅到DNA的正確複製和細胞生存,端粒的存在能夠保護染色體免於化學修飾、被核酸降解以及因端端作用而產生的威脅。

 

  • 端粒使染色體末端區域形成異染色質,在細胞進行減數分裂的過程中結合到核膜一特定區域,使得染色體尋找同源染色體啟動和配對的過程更加容易,並且保證了染色體分離的正確性[10~13]。

 

  • 在細胞有絲分裂的過程中,端粒會隨著分裂次數的增加逐漸縮短,當端粒縮短到一定程度時便無法繼續維持染色體的穩定,細胞最終死亡,故而能夠根據端粒的長度預測細胞的壽命。但是在生殖細胞中,端粒的長度不隨細胞分裂而縮短,推測是由於生殖細胞中富含端粒酶的緣故。

 

端粒除了含有重複DNA序列外,還包含有特殊的「非核小體蛋白」,即端粒結合蛋白。根據該蛋白的結合特性分為兩類,一類與端粒重複序列特異性結合,在維持端粒長度方面起到重要作用[3~5],並且對端粒具有保護和調節作用[6];另一類與3′末端的單股突出結合,用於合成染色體末端的帽子結構以及調節端粒酶活性