端粒

端粒是是存在于真核细胞线状染色体末端的一种特殊结构，它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽子”结构，能够维持染色体的完整，其实质为一小段DNA-蛋白质复合体。
端粒在正常人体细胞中，可随着细胞分裂而逐渐缩短。真核DNA是线形DNA，复制时由于模板DNA起始端为RNA引物先占据，新生链随之延伸；引物RNA脱落后，其空缺处的模板DNA无法再度复制成双链。因此，每复制一次，末端DNA就缩短若干个端粒重复序列，即出现真核细胞分裂中的“末端复制问题”。当端粒缩短到一定程度时即引起细胞衰老。端粒的功能除保证DNA完整复制外，还在维持染色体结构稳定（保护染色体不分解和染色体重排及末端不相互融合等），染色体在细胞中的定位（使之不随机分布）和引起细胞衰老等方面起着重要作用。

端粒通常由富含鸟嘌呤核苷酸(G)的短的串联重复序列组成，端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3' 方向的链富含GT。在酵母和人中，端粒序列分别为C1－3A/TG1－3和TTAGGG/CCCTAA，并有许多蛋白与端粒DNA结合。一个基因组内的所有端粒，即一个细胞里不同染色体的端粒都由相同的重复序列组成，但不同物种的染色体端粒的重复序列是各异的。哺乳动物和其他脊椎动物染色体端粒的重复序列中有一个TTAGGG保守序列，串联重复序列的长度在2 kb到20 kb之间。

端粒的重复序列不是在染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶(Telomerase)合成后添加到染色体的末端。端粒酶最早是在四膜虫(Tetrahymena)中发现的。1985年，Blackbaurn 和Greider发现人工合成四膜虫端粒的DNA片段(TTGGGG)4，可被四膜虫细胞抽提物中的一种活性物质加长，这种活性物质对热、蛋白酶K和RNA酶都敏感。端粒区内的DNA重复序列的结构是很特殊的，是一种单链断开的结构，可以不受DNA连接酶的作用。

端粒除了含有重复DNA序列外，还包含有特殊的非核小体蛋白，即端粒结合蛋白。根据该蛋白的结合特性分为两类，一类与端粒重复序列特异性结合，在维持端粒长度方面起到重要作用，并且对端粒具有保护和调节作用；另一类与3′末端的单链突出结合，用于合成染色体末端的帽子结构以及调节端粒酶活性。

20世纪30年代，Muller发现被X射线打断的果蝇染色体其末端存在一种特殊序列，该序列与常染色体相较极不稳定，故根据希腊文将其命名为端粒（Telomere）。

20世纪70年代，俄国的 Alexei Olovnikov第一次发现染色体复制多次后会变短，和同事Leonard Hayflick证实在染色体末端存在某种能阻断细胞分裂的物质。

1975~1977年，耶鲁大学的Elizabeth Blackburn在其博士后论文研究中证明了端粒不同寻常的特性，并于1978年发表了相关报告。在大量动物实验中证明随着细胞分裂次数的增多，端粒会逐渐缩短，并与细胞老化密切相关，直接决定着细胞寿命。端粒能防止细胞染色体互相融合，从而避免了肿瘤的发生（大多数肿瘤是由于缺少细胞凋亡机制而成为了“不死”细胞）。

2009年，Elizabeth Blackburn因在端粒研究方面的杰出贡献而被授予诺贝尔生理学活医学奖。

端粒DNA主要功能有：
第一，保护染色体不被核酸酶降解；
第二，防止染色体相互融合；
第三，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。

端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。同时，端粒又是基因调控的特殊位点, 常可抑制位于端粒附近基因的转录活性（称为端粒的位置效应，TPE）。在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。胚胎发生中，桑椹胚－胚泡转型（the morula to blastocyst transition）伴随着端粒长度的重新设定。实验建立在在小鼠和牛的胚胎实验。这些胚胎不管是来自自然受精还是体外受精，甚至是由端粒已经缩短的体细胞克隆发育而成，都有端粒长度的重新设定这一过程。端粒酶对这一过程有重要作用，一旦缺少端粒酶，该过程就不能发生。端粒的长度重制能够保证代与代之间的端粒正常，也可能和出生和的老化与肿瘤发生有关。端粒酶，是基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳定性和细胞活性有重要作用，端粒酶能延长缩短的端粒（缩短的端粒其细胞复制能力受限），从而增强体外细胞的增殖能力。端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制，在肿瘤中被重新激活，端粒酶可能参与恶性转化。端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。对这个过程的研究可以防止体细胞克隆中的端粒异常，也有助于通过移植和基因治疗的方法解决退型性疾病。 

 

美国《发现》杂志报道，首个以端粒为靶标的片剂已经在美国上市，预计具有延缓衰老作用的药物可在15年内获得美国食品和药物管理局（FDA）的批准。不过，这类抗衰老药的致癌风险也不容忽视。

端粒是位于染色体末端的DNA（脱氧核糖核酸）重复序列，有了端粒的保护，染色体末端就不会被细胞修复机制误认为是DNA碎片而自动加以修复。端粒会随着细胞的不断分裂而逐渐变短，当它短到不能再短时，细胞也就停止了分裂，并最终步向老化和死亡。生物学家一直试图通过阻断端粒变短的机制来控制人体衰老进程。从2007年开始，首个以端粒为靶标的TA-65营养补充片剂就能够从医生那里买到。

制药商T.A.科学公司表示，他们的TA-65片剂能够提高人体的骨密度和免疫能力，对于与衰老相关的生物标记物也有一定的作用，服用了这种片剂的人报告说，他们的运动、视觉和认知能力都有所增强。但是，旨在延缓老化的端粒酶激活疗法也可能增加罹患癌症的概率。有研究表明，提升小鼠体内端粒酶的活性，会使它们更容易患上皮肤癌和乳腺癌。^[1]

 

根据美国杜克大学基因组学与政策研究所的科学家进行的一项新研究，家庭暴力可能对儿童的DNA造成破坏并导致早衰。研究指出，遭受

两种以上家庭暴力的儿童染色体端粒缩短速度更快，与同龄人相比患心脏病的时间提前7到10年^[2] 。

西班牙马德里国立癌症研究中心的玛莉亚·比拉斯科博士提出了一种“科学算命”的方法：通过提取血液中的细胞，测试细胞中端粒的长度，可推断一个人的寿命有多长。这种检测方法将于2011年年底在英国上市，由此引起各方争议与关注。那么，这种“科学算命”的方法是否管用？ 作为是这项商业端粒检测方法的发明者，玛莉亚·比拉斯科说这是一种非常简单、快捷的检测方法，能在同一时间对很多样本进行分析。更重要的是，可以通过检测发现危险的、非常短的端粒。

端粒与寿命的关系早就被科学研究所证实，科学家们发现，人和一些动物的细胞核(DNA，也称染色体)的两端有一个帽子状的东西，称为端粒。端粒实际上就是一种DNA片段，由特殊的碱基序列构成。端粒的作用是保护染色体，由端粒酶来启动、制造和维持其功能。端粒的长度决定着生物的寿命，端粒越短，生物的寿命越短。

比拉斯科博士开办了一个名为“生命长度”的公司，所有测试端粒、预知寿命的医学和商业活动都由该公司负责。具体方法是，公司与包括英国在内的欧洲医学公司合作，将检测方法推向市场。英国和欧洲的医学公司为生命长度公司提供血样，然后这些血样送到马德里进行测试。具体收费是500欧元(约合人民币4620元)。

这种检测方法将于2011年年底在英国上市。但有专家认为，测试端粒并非能很快就像今天临床上所使用的常规医疗检测方法，如验血查血液胆固醇水平，或量血压一样，可以帮助诊断疾病。 

发现端粒功能和作用并因此而获得2009年诺贝尔生理学或医学奖的研究者之一、美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布莱克本对此做出了回应。布莱克本认为，(检测)端粒并不能预测我们能活多长，但是端粒对医学具有革命性的作用。

对于端粒可以预测人的寿命的说法，布莱克本认为，测端粒只是一种统计方法，其中一些统计与死亡率相关，但是通过检测端粒的长短来告诉一个人的寿命有多长却是糊弄人，对端粒所含的信息要结合其他信息和具体情况来解读。

端粒变短与疾病的联系现在有比较清楚的关系。例如，端粒变短与心脏病、糖尿病和某种特定的癌症是有联系的；而且一些慢性精神疾病，如抑郁和创伤后应激障碍等也与端粒变短有关。随着研究的深入，未来还会发现很多疾病与端粒变短有关。甚至现在有些研究发现，端粒短与教育有关，例如上学少的人端粒较短。

由此可见，与其说测端粒能预测一个人的寿命，不如说测端粒可以获得一些预防和治疗疾病的方法，尤其是一些慢性病，如心血管病和糖尿病。例如，研究发现，运动既可以缓解人的紧张和抑郁，同时还可以维持端粒的长度，也同时能降低患病的危险。实际上这也是提倡和要求人们要有健康的生活方式，如此才能通过维持端粒长度来预防疾病。

研究人员对苏格兰具有心脏病风险的男性进行调查，并检测他们端粒的长度，然后让他们服用斯达汀(一种预防心脏病的药物)或安慰剂，并在一段时间后检查斯达汀的预防作用。结果表明，那些端粒长度在前三分之一的人服用斯达汀和安慰剂的效果是一样的，但是对于端粒长度处于后三分之一的人来说，斯达汀并不能保护他们。也就是说，端粒短的人确实会比端粒长的人易患心脏病，而且服用预防的药物也不管用。

能否研制出能延长人的端粒的药物，从而达到延年益寿和预防疾病的作用呢？对此，布莱克本持消极的态度。她认为，肯定有研究人员对此感兴趣并正在研究，但是这可能只是一种魔力药物，而研制这样的药物需要很长的时间。^[3]