端粒

端粒（英语：Telomere）是真核生物染色体末端的DNA重复序列，作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。 由于DNA复制的机制，每次染色体复制后，延迟股上的染色体末端必无法被复制。因此，真核生物在染色体末端演化出端粒以作为可被重复遗弃的片段。一旦端粒消耗殆尽，细胞将会立即启动凋亡机制。因此，端粒被推测和细胞老化有明显的关系。人体的部分细胞，例如精原母细胞、癌症细胞等，含有端粒酶，能在DNA末端接上新的端粒片段，其端粒不会随着分裂次数增加而缩短，因此能无限复制。端粒是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体，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和控制细胞分裂周期。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。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。端粒（telomere）是由许多成串短的重复序列所组成。该重复序列通常一条链上富含G（G-rich），而其互补链上富含C（C-rich）。一个基因组内的所有端粒都是由相同的重复序列组成，但不同物种的端粒的重复序列是不同的。例如，原生动物四膜虫端粒的重复单位为TTGGGG（仅列一条链的序列）；哺乳类和其他脊椎动物的端粒为TTAGGG，串联重复500~3000次，序列长度在2kb到20kb之间不等。 TG链常比AC链更长些，形成3′单链末端。端粒的功能为稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5′末端在消除RNA引物后造成的空缺。原核生物的染色体是环状的，其5′最末端冈崎片段的RNA引物被除去后可借助另半圈DNA链向前延伸来填补。但是真核生物线性染色体在复制后，不能像原核生物那样填补5′末端的空缺，从而会使5′末端序列从此而缩短。真核生物通过形成端粒结构来解决这个问题。复制使端粒5′末端缩短，而端粒酶（telomerase）可外加重复单位到5′末端上，结果维持端粒一定长度。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′末端的单股突出结合，用于合成染色体末端的帽子结构以及调节端粒酶活性 。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。桑椹胚－胚泡转型是植入前发育的重要阶段，能够导致首次二细胞系分化――内细胞团（inner cell mass）和滋养层细胞（trophoblast）。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，是基本的核蛋白逆轉錄酶，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。Telomerase.org网上的端粒酶资料