端粒酶与肿瘤

端粒酶

　　(一)端粒酶的结构和功能
　　端粒酶是由端粒酶RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，通过识别并结合于富含G的端粒末端，以自身为模板，逆转录合成端粒。
　　1995年，Junli Feng等克隆了人类端粒酶RNA基因，在长约450个碱基的人端粒酶RNA(hTR)序列中，有一段长11个核苷酸的区域(5'－CUAACCCUAAC－3')与人端粒序列(TTAGGG)n互补，发生在该模板区域的hTR突变将导致端粒酶功能的改变。
　　端粒酶蛋白质成分的分离要困难得多，直到1995年，Greider等才纯化并克隆了四膜虫端粒酶的两个多肽成分p80和p95。1997年，人们克隆并描述了二种人类端粒酶蛋白：TP1（telomerase associated protein 1）和TP2（telomerase associated protein 2或hTRT）。其中TP1与四膜虫端粒酶蛋白p80同源，能与端粒酶RNA特异性结合；TP2与啤酒酵母S.cerevisiae的端粒酶蛋白Est2p同源，和逆转录酶的结构相似，是端粒酶的催化亚单位，在肿瘤细胞端粒酶的激活中起关键作用。
　　四膜虫端粒酶RNA及其二个多肽成分（p80,p95）是组成端粒酶的唯一必要成分，鉴于端粒酶进化上的保守性，hTR和TP1、TP2是否就构成了完整的人类端粒酶，目前尚无定论。

　　(二)端粒酶活性的调节端粒酶的活性在不同的层次上受到各种因素的调节。
　　1、hTR：hTR是端粒酶的重要成分，在体外培养的HeLa细胞中转染反义端粒酶RNA将导致端粒DNA的缩短和肿瘤的死亡。但许多研究表明hTR的水平并不能代表端粒酶活性水平，缺乏端粒酶活性的细胞同样可以有hTR的表达，可见端粒酶RNA并不是调节端粒酶活性的唯一因素。
　　2、端粒酶蛋白：TP1或TP2基因的突变均可导致端粒酶的失活，TP2基因在不同的细胞有不同的剪切位点，可能以此改变TP2的生化特性，从而起重要的调节作用。
　　3、癌基因与抑癌基因：癌基因和抑癌基因对肿瘤的发生发展起着重要的作用。Wright等根据体外培养细胞的永生化过程提出了肿瘤发生的M1/M2模型：细胞经过有限次的分裂后进入M1期，细胞衰老走向死亡，抑癌基因p53或Rb的突变等使细胞逃脱生长控制的机制使细胞度过M1期，再次经过若干次的分裂，进入M2期，少数细胞发生端粒酶的激活成为永生细胞，此时仍然需要p53或Rb的突变存在。有研究使缺乏抑癌基因p53/Rb的肿瘤表达Rb蛋白(pRb)，细胞停滞在G0/G1期并发生老化现象，抑制pRb后细胞重新开始合成DNA，但大多数在分裂中死亡，p53无此现象。另一项关于卵巢癌的研究提示p53与端粒酶活性无关。抑癌基因与端粒酶的关系并不明了。
　　4、细胞分化及细胞周期对端粒酶活性的影响：用药物诱导的细胞分化实验表明，随着细胞分化，端粒酶活性随之降低，而抗分化的细胞则无影响，永生细胞株端粒酶活性在各细胞周期中无显著变化，而与细胞的生长速度相关，使细胞脱离生长周期能否抑制端粒酶的活性报道不一，然而，作出端粒酶活性与细胞周期无关的结论为时过早，细胞的生长、分化与端粒酶活性调节之间的关系还有待于澄清。
　　5、端粒的长度：当端粒缩短到一定程度后才有端粒酶的激活，其机制可能在于：缩短的端粒导致基因的不稳定，某些突变如激活端粒酶、丢失抑癌基因使细胞获得不死性，成为优势克隆。端粒的缩短成为端粒酶激活的前提。但此理论不能解释某些肿瘤细胞中端粒较长的现象。
　　端粒酶活性的调节机制错综复杂、说法不一，胚胎早期端粒酶的活性随着胚胎的发育而逐渐消失（生殖细胞例外），而细胞获得不死性及肿瘤的发生又与端粒酶的再次激活密切相关，其中的奥秘目前还不清楚。
　
　

端粒，端粒酶与肿瘤

　　(一)端粒，端粒酶与人类肿瘤的关系
　　 正常细胞的分裂次数是有限的。端粒酶的激活是细胞走向永生化的必要途径，而永生化又被认为是肿瘤恶化的必要步骤。肿瘤的端粒长度很短，其继续缩短将导致染色体融合、细胞死亡，而端粒酶的激活可以维持端粒的长度，从而维持肿瘤的继续分裂、增殖和生存。端粒酶的表达可能是肿瘤形成和发展的共同途径。
　　 人类细胞端粒酶活性水平较低以及很难获得大量的肿瘤标本，使得早期对人端粒酶的研究受到了很大的限制。1994年，Kim等创立了测定端粒酶活性的TRAP法(Telomere repeat amplification protocol)，用裂解缓冲液代替了老的低渗液，提高了细胞的裂解程度，并引入聚合酶链反应（PCR），使反应的灵敏性提高了104倍。至今已在大多数人类恶性肿瘤中测到了端粒酶的活性，有些实验表明端粒酶的活性与某些肿瘤的恶性程度和预后相关。端粒酶在恶性肿瘤发展中的作用日益明晰。
　
　

临床应用前景

　　 肿瘤的治疗方面：端粒酶与恶性肿瘤之间令人惊异的相关性使它在肿瘤的诊断和治疗上有望成为行之有效的新的靶目标。因为端粒酶主要存在于恶性肿瘤而在大多数正常组织中没有活性或活性极低，同时由于端粒酶在恶性肿瘤的发生尤其是在肿瘤的发展中起着关键的作用，所以通过各种途径抑制端粒酶的活性可能有效地抑制大多数肿瘤的生长，而对大多数正常细胞没有影响。这种抑制作用可以通过直接抑制端粒酶活性、抑制端粒酶RNA或端粒酶蛋白成分以及诱导肿瘤细胞发生分化等方法实现。