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生殖细胞不同于体细胞,人生殖细胞染色体的末端比体细胞染色体的末端长出几千个碱基对,这是因为在生殖细胞里有端粒酶的活性,但包括干细胞(stemcell)在内的所有体细胞里都未测得端粒酶的活性.
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.此外,最末端的一些碱基可能是“发夹 ”结构,这样就不会被核酸酶识别而免遭降解.
端粒酶将自身RNA模板合成的DNA重复序列加在后随链亲链的3’端,然后再以延长了的亲链为模板,由DNA聚合酶合成子链.即使如此,结果其末端同样也是不完整的.换句话说,染色体每复制一次,也就是细胞每分裂一次,染色体的端粒重复序列就要丢失一些,长度也就要缩短一些.
端粒重复序列的长度可能起着一种分子钟(molecularclock)的作用.不同年龄的人的体细胞的寿命明显不同,其端粒的长度也不相同.是随着年龄的增长而缩短.来自新生儿的体细胞可在体外传代培养80—90代,来自70岁老人的体细胞在体外只能传代培养20～30代,而且端粒的重复序列长度也缩短很多.实验证明,体细胞里没有端粒酶的活性,所以体细胞每分裂一次,端粒也就缩短一些.随着细胞不断地进行分裂,端粒的长度将越来越短,当达到一个临界长度时,细胞染色体会失去稳定性,使细胞不能再进行分裂而进入凋亡(apoptosis).端粒的长度决定了细胞的寿命,因此可用丢失的端粒重复序列的长度来推测细胞有丝分裂的次数,所以端粒被称为分子钟或有丝分裂钟(mitotic clock).
端粒除了与染色体的个体性和稳定性密切相关外,还涉及到细胞的寿限 、衰老和死亡,以及对肿瘤的发病和治疗都有重大作用.
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