基因工程在人類長壽與癌癥中的應用

1、0基因工程在人類長壽與癌癥中的應用 人體的生長主要是細胞的增殖分化，細胞的分裂次數受到端粒的影響，每分裂一次端粒就縮短一些，因此細胞分裂受限的一個關鍵因素是端粒的縮短。而負責端粒延伸，補償復制周期中所發(fā)生的端粒的縮短的酶是端粒酶。在缺乏端粒酶活性的細胞中，連續(xù)分裂將導致端粒逐代縮短。當端粒變得太短以至于不能保證染色體末端的穩(wěn)定時，細胞將變得不能正常的增值。因此，長壽與端粒酶活性密切相關 。端粒酶是以RNA 為模板合成DNA 的逆轉錄酶，是一種核糖核蛋白，由RNA 和蛋白質構成。其RNA 組分是端粒序列合成的模板。不同生物的端粒酶，其RNA 模板不同，其合成的端粒序列也不同。對端粒酶的RNA 進

2、行誘變； 可在體內合成出與突變RNA 序列相對應的新端粒序列，證明了RNA 的模板功能。端粒酶合成端粒的DNA 片段TTAGGG 。1994年Kim 利用端粒重復增值法（TRAP ）檢測了18種不同腫瘤組織的100 個水生細胞株，其中98個為端粒酶活性株，而同時檢測22個正常細胞株則全為陰性株。其后越來越多的證據也表明在惡性腫瘤細胞中出現(xiàn)了端粒酶的活性。這種端粒酶與惡性腫瘤的顯著相關性表明，在腫瘤細胞中，端粒酶由于某種原因被重新激活，維持了染色體末端端粒的長度，使部分腫瘤細胞逃脫衰老死亡。經研究認為p53是最重要的腫瘤抑制因子，一半以上的人類腫瘤疾病或者缺少p53蛋白，或者在這條基因上發(fā)生突變

3、，缺乏p53是人類癌癥中最普遍的改變。野生型p53與SV40T 抗原結合，與10bpde DNA 位點相結合，通過結合位點激活或抑制啟動子。在缺乏p53的后果：靶基因不激活，DNA 擴增增加，放射性處理后不會停止，突變的p53亞基阻遏蛋白質功能，其生長不受限制。在人類癌癥細胞中，有些突變使p53失活，或者在其他基因座發(fā)生突變從而導致p53的缺失。Mdm2的存在使p53變得不穩(wěn)定，Mmd2能特異地使p53降解，并直接一抑制其反式激活活性。INK4a-ARF 基因座編碼p16，它控制著RB ，同時也控制著p19, 它通過失活Mmd2而控制著p53, 缺少INK4a-ARF 基因座是人類癌癥的一個常

4、見因素。端粒DNA 包括非特異性DNA 和由高度重復序列組成的特異DNA 序列. 通常是由富含鳥嘌呤核苷酸（G ）的短的串聯(lián)重復序列組成，伸展到染色體的3 端. 人工合成四膜蟲端粒的重復DNA 片段（TTGGGG4端. 人和小鼠的端粒DNA 重序列為TTGGG. 人類端粒的長度約為15Kb 堿基。由于dsDNA 存在末端復制問題，故 細胞 每分裂一次約丟失一個崗崎片斷長度的DNA ，即25100對堿基. 端粒酶將自身RNA 模板合成的DNA 重復序列加在后隨鏈親鏈的3端，然后再以延長了的親鏈為模板，由DNA 聚合酶合成子鏈，但是由于復制機制的不完整性（或者這不完整性是進化保留的? 由此機制來保

5、證細胞的定期衰老和死亡?. 端粒還是以一定的速度丟失. 端粒酶是一種核蛋白（RNP ）主要由RNA 和蛋白質組成。端粒酶是端粒復制所必須的一種特殊的DNA 聚合酶. 目前不少生物的端粒酶RNA 已被克隆，但不同種屬之間的核苷酸序列差別很大。四膜蟲的端粒酶RNA 模式板長160200個核苷酸，編碼1.5拷貝的端粒重復序列。其4351位序列為CAACCCCAA 剛好編碼一個GGGGTT 。鼠同人的端粒酶RNA 基因有65%的相同，模板為 8-9個核苷酸序列，人的端粒酶RNA （hTR ）由450個核苷酸組。模板區(qū)為CUAACCCUAAC 克隆了游仆蟲屬的端粒酶RNA 序列，其中包括5-CAAAAC

6、CCCAAA-3模板序列。該模板亦與基端粒重復序列（TTTTGGGG ）n 以堿基互補方式合成RNA 序列。研究還認為，端粒酶RNA 中的模板每次與1.5（TTTTGGGG ）重復序列互補，然后通過模板的滑動，再進行下一次合成。TRF 美國約洛克菲勒大學Susan Smish和T.de Lang的研究小組在90年代初期，發(fā)現(xiàn)第一個與端粒DNA 特異結合的蛋白質：端粒重復結合因子（TRF ）1和2. 其中TRF2對端粒具有保護作用，而TRF1是端粒長度的負向調節(jié)因子。在端粒酶活性的細胞株中，TRF1的過度表達會導致端粒長度的進行性縮短，這一作用是通過阻礙端粒酶與端粒的結合而發(fā)揮的，而不是通過控制

7、端粒酶的表達。Tankyrase 在發(fā)現(xiàn)TRF1對端粒酶的調控作用后，研究人員推測可能存在于TRF1結合的蛋白質，由它來調節(jié)TRF1的功能。1998年Smish Setal 研究出來并命名為端錨聚合酶（Tankyrase ）.在端粒結合蛋白質方面，早在1986年Gottschling 等即已鑒定了尖毛蟲屬（Oxytricha ）的相對分子質量為55000和26000的端粒結事蛋白質，該蛋白質特異識別和結合尖毛蟲屬的大核白質PAP1（repressor activator protein1）是參與端粒長度調節(jié)的一個必須因子，一個RAP1分子平均與18個端粒DNA 序列結全，負反饋調節(jié)端粒長度。在

8、克隆鑒定了酵母等的端粒酶蛋白質部分的催化亞基的編碼基因后，人端粒酶蛋白質部分的催化亞基編碼基因也已經被克隆鑒定，命名為hTERT(human Telomerase Reverse Transcriptase ）基因。該基因含有一個端粒酶特異基序（telomerase-specific motif），翻譯48個氨基酸的蛋白質序列。hTR 和hTERT 基因的對照表達研究顯示，hTR 基因可在增殖力強制胎兒細胞-非永生化的（mortal ）細胞中表達，而hTERT 基因僅在腫瘤細胞-永生化的（immortal ）細胞中表達。因此 htert基因更顯示出腫瘤特異的診斷和治療潛在應用價值。另外，人乳頭

9、狀病毒（ HPV 能引發(fā)人的子宮頸癌。HPV 病毒基因組中的癌基因E6，在腫瘤發(fā)生中起要作用，它是第一個被發(fā)現(xiàn)可以激活端粒酶的癌基因。該基因的表達產物，能在轉錄后水平調節(jié)MYC 的表達，隨后再由MYC 激活端粒酶。最近又發(fā)現(xiàn)人體內的雌激素（estrogen ），能與TERT 基因啟動子區(qū)-2677 位的一個不完全回文結構結合，直接調節(jié)TERT 基因活性。另外雌二醇也可通過激活myc 基因的表達，間接促進TERT 基因的表達，提高端粒酶的活性。可是即使假設人體具有了端粒酶，長生也是個值得打上問號的問題。因為端粒酶僅僅解決了復制長度的問題，并不能解決DNA復制時的變異問題，當然這有專門的機構來負責?？墒沁@也說明，長生并非如想像中那么簡單，不單單一個端粒酶就能解決研究人員由此看到了誘人的希望，但他們卻不知道，這種控制細胞衰老過程的方法，最終是否能同樣有效地延緩人體的衰老。因此，迄今尚無人提議在大家的日常飲食中添加端粒酶。實際上，