基因工程在人类长寿与癌症中的应用

1、0基因工程在人类长寿与癌症中的应用 人体的生长主要是细胞的增殖分化，细胞的分裂次数受到端粒的影响，每分裂一次端粒就缩短一些，因此细胞分裂受限的一个关键因素是端粒的缩短。而负责端粒延伸，补偿复制周期中所发生的端粒的缩短的酶是端粒酶。在缺乏端粒酶活性的细胞中，连续分裂将导致端粒逐代缩短。当端粒变得太短以至于不能保证染色体末端的稳定时，细胞将变得不能正常的增值。因此，长寿与端粒酶活性密切相关 。端粒酶是以RNA 为模板合成DNA 的逆转录酶，是一种核糖核蛋白，由RNA 和蛋白质构成。其RNA 组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。对端粒酶的RNA 进

2、行诱变； 可在体内合成出与突变RNA 序列相对应的新端粒序列，证明了RNA 的模板功能。端粒酶合成端粒的DNA 片段TTAGGG 。1994年Kim 利用端粒重复增值法（TRAP ）检测了18种不同肿瘤组织的100 个水生细胞株，其中98个为端粒酶活性株，而同时检测22个正常细胞株则全为阴性株。其后越来越多的证据也表明在恶性肿瘤细胞中出现了端粒酶的活性。这种端粒酶与恶性肿瘤的显著相关性表明，在肿瘤细胞中，端粒酶由于某种原因被重新激活，维持了染色体末端端粒的长度，使部分肿瘤细胞逃脱衰老死亡。经研究认为p53是最重要的肿瘤抑制因子，一半以上的人类肿瘤疾病或者缺少p53蛋白，或者在这条基因上发生突变

3、，缺乏p53是人类癌症中最普遍的改变。野生型p53与SV40T 抗原结合，与10bpde DNA 位点相结合，通过结合位点激活或抑制启动子。在缺乏p53的后果：靶基因不激活，DNA 扩增增加，放射性处理后不会停止，突变的p53亚基阻遏蛋白质功能，其生长不受限制。在人类癌症细胞中，有些突变使p53失活，或者在其他基因座发生突变从而导致p53的缺失。Mdm2的存在使p53变得不稳定，Mmd2能特异地使p53降解，并直接一抑制其反式激活活性。INK4a-ARF 基因座编码p16，它控制着RB ，同时也控制着p19, 它通过失活Mmd2而控制着p53, 缺少INK4a-ARF 基因座是人类癌症的一个常

4、见因素。端粒DNA 包括非特异性DNA 和由高度重复序列组成的特异DNA 序列. 通常是由富含鸟嘌呤核苷酸（G ）的短的串联重复序列组成，伸展到染色体的3 端. 人工合成四膜虫端粒的重复DNA 片段（TTGGGG4端. 人和小鼠的端粒DNA 重序列为TTGGG. 人类端粒的长度约为15Kb 碱基。由于dsDNA 存在末端复制问题，故 细胞 每分裂一次约丢失一个岗崎片断长度的DNA ，即25100对碱基. 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，但是由于复制机制的不完整性（或者这不完整性是进化保留的? 由此机制来保

5、证细胞的定期衰老和死亡?. 端粒还是以一定的速度丢失. 端粒酶是一种核蛋白（RNP ）主要由RNA 和蛋白质组成。端粒酶是端粒复制所必须的一种特殊的DNA 聚合酶. 目前不少生物的端粒酶RNA 已被克隆，但不同种属之间的核苷酸序列差别很大。四膜虫的端粒酶RNA 模式板长160200个核苷酸，编码1.5拷贝的端粒重复序列。其4351位序列为CAACCCCAA 刚好编码一个GGGGTT 。鼠同人的端粒酶RNA 基因有65%的相同，模板为 8-9个核苷酸序列，人的端粒酶RNA （hTR ）由450个核苷酸组。模板区为CUAACCCUAAC 克隆了游仆虫属的端粒酶RNA 序列，其中包括5-CAAAAC

6、CCCAAA-3模板序列。该模板亦与基端粒重复序列（TTTTGGGG ）n 以碱基互补方式合成RNA 序列。研究还认为，端粒酶RNA 中的模板每次与1.5（TTTTGGGG ）重复序列互补，然后通过模板的滑动，再进行下一次合成。TRF 美国约洛克菲勒大学Susan Smish和T.de Lang的研究小组在90年代初期，发现第一个与端粒DNA 特异结合的蛋白质：端粒重复结合因子（TRF ）1和2. 其中TRF2对端粒具有保护作用，而TRF1是端粒长度的负向调节因子。在端粒酶活性的细胞株中，TRF1的过度表达会导致端粒长度的进行性缩短，这一作用是通过阻碍端粒酶与端粒的结合而发挥的，而不是通过控制

7、端粒酶的表达。Tankyrase 在发现TRF1对端粒酶的调控作用后，研究人员推测可能存在于TRF1结合的蛋白质，由它来调节TRF1的功能。1998年Smish Setal 研究出来并命名为端锚聚合酶（Tankyrase ）.在端粒结合蛋白质方面，早在1986年Gottschling 等即已鉴定了尖毛虫属（Oxytricha ）的相对分子质量为55000和26000的端粒结事蛋白质，该蛋白质特异识别和结合尖毛虫属的大核白质PAP1（repressor activator protein1）是参与端粒长度调节的一个必须因子，一个RAP1分子平均与18个端粒DNA 序列结全，负反馈调节端粒长度。在

8、克隆鉴定了酵母等的端粒酶蛋白质部分的催化亚基的编码基因后，人端粒酶蛋白质部分的催化亚基编码基因也已经被克隆鉴定，命名为hTERT(human Telomerase Reverse Transcriptase ）基因。该基因含有一个端粒酶特异基序（telomerase-specific motif），翻译48个氨基酸的蛋白质序列。hTR 和hTERT 基因的对照表达研究显示，hTR 基因可在增殖力强制胎儿细胞-非永生化的（mortal ）细胞中表达，而hTERT 基因仅在肿瘤细胞-永生化的（immortal ）细胞中表达。因此 htert基因更显示出肿瘤特异的诊断和治疗潜在应用价值。另外，人乳头

9、状病毒（ HPV 能引发人的子宫颈癌。HPV 病毒基因组中的癌基因E6，在肿瘤发生中起要作用，它是第一个被发现可以激活端粒酶的癌基因。该基因的表达产物，能在转录后水平调节MYC 的表达，随后再由MYC 激活端粒酶。最近又发现人体内的雌激素（estrogen ），能与TERT 基因启动子区-2677 位的一个不完全回文结构结合，直接调节TERT 基因活性。另外雌二醇也可通过激活myc 基因的表达，间接促进TERT 基因的表达，提高端粒酶的活性。可是即使假设人体具有了端粒酶，长生也是个值得打上问号的问题。因为端粒酶仅仅解决了复制长度的问题，并不能解决DNA复制时的变异问题，当然这有专门的机构来负责。可是这也说明，长生并非如想像中那么简单，不单单一个端粒酶就能解决研究人员由此看到了诱人的希望，但他们却不知道，这种控制细胞衰老过程的方法，最终是否能同样有效地延缓人体的衰老。因此，迄今尚无人提议在大家的日常饮食中添加端粒酶。实际上，