端粒健康与端粒检测

杨梅

【摘 要】端粒作为一种真核生物的标志物，保持其正常的形态功能关系到了生长，健康，繁殖等人类的各项生理生化活动。但人们对端粒的研究并不深入，目前还有很多方方面面的端粒领域是人类无法触及的，研究检测端粒，是人类历史上一个不了避免的趋势

【关键词】端粒；端粒酶；疾病；检测

端粒是染色体上最末端的部分，具有对染色体的保护作用，能够防止染色体在复制与互换的过程中变短，维持基因环境的稳定，保证表达产物的正常性，端粒的本质属于染色体，是染色体末端3'的一段富含G鸟嘌呤的DNA重复序列加上蛋白质结合形成的核蛋白复合物。端粒是广泛的存在于真核细胞中的，并且具有特殊的功能，维持真核生物的健康生长代谢。

1.1端粒的构成

端粒在不同物种的动物中存在，其DNA的排列顺序自然不同，即使在同物种中也存在变异，在个体的不同细胞中，端粒的长度也是不一样的。端粒的重复单位，大多数长为5-8bp，其一般会比互补链长度突出12-16个核苷酸的距离。人的端粒由5'TTAGGG3'的重复单位构成，长度在5-15kb的范围内，迄今为止只有少数的生物中确定出了端粒的结构与工能的保守性，但可以推测出来这种结构与功能的保守行可能适用于普遍的微生物。

1.2端粒的意义

端粒在一定程度上具有保护作用，能够有效的保护染色体末端，防止染色体复制时末端的丢失而引起的一系列问题，同时端粒也决定了细胞的寿命，固定了染色体的位置

1.3端粒的长度

端粒的长度在不同细胞中表现不一样，并且在同种生物中的不同细胞中也存在着差异，主要是生殖细胞中端粒的长度大于体细胞，体外培养的细胞的在一定程度上长度随着细胞的逐代相传而缩短，每复制一代，有将近50-200nt的端粒丢失，当端粒丢失到一定的程度时细胞随之会发生衰老与死亡，因此通过预测端粒的长度可以来预测细胞的寿命。人的细胞端粒的长度长短不一，而且存在个体差异，但是随着年龄的增长，端粒每年减少15-40nt，最终使衰老细胞死亡，而在生殖细胞中端粒并不会由于生长分裂而导致长度减短，因此生殖细胞具有近似于无限的增殖能力，这是由于端粒酶的作用，端粒酶在漫长的进化中由胚胎期的活性逐渐关闭，而当某些细胞染色体端粒中逐渐减少时会发生众多的变异，有少数变异会导致端粒酶被直接激活，使端粒长度恢复到原始长度，细胞具有增殖和存活的不死性。

1.4端粒酶的构成

端粒酶由端粒酶RNA（TR），端粒酶逆转录酶（TERT），端粒酶催化亚基这3个单位组成，其中以端粒酶RNA与端粒酶逆转录酶最为重要，端粒酶RNA是端粒序列（TTAGGG）的合成模板，对于端粒酶发挥作用生成端粒有十分重要的联系。而端粒逆转录酶又由四个分别掌管N端连接，羧基延伸，RNA结合，反转录控制的功能元件构成。每个物种的端粒酶RNA都有大大小小的不同，但总的是由结点，模板翻译处与模版边界3部分共同构成。

1.5端粒酶的功能

端粒酶使RNA引物与DNA末端相结合，在酶的催化下发生逆转录，当逆转录完成后，DNA末端发生动态移位，然后开始下一轮的识别与逆转录，最后完成转录离开端粒酶。

2.1端粒与疾病的产生

端粒在随着细胞的不断增殖分化，会呈现越来越短的现象，而细胞的衰老可能与端粒的变短有关，因为端粒的变短，细胞开始无法维持正常的生理机能，不能以正常形态存在甚至出现基因突变频率升高的现象，最终结果将会是导致各种疾病的产生

2.2端粒与人体衰老

衰老分复制性衰老与基因填控的衰老，在衰老的过程中第一种衰老由于复制能力的缺乏引起的，而第二种衰老则是由于基因程序性表达产生的。经过87例19-77岁不同年龄人中的研究，发现人体中普遍白细胞的端粒最短，而肌纤维的端粒最长，在幼儿的成长过程中，由于端粒酶的存在，端粒是不会缩短的，所以科学家们推测端粒在各个体细胞中的长度不同是由于端粒酶在不同细胞内的选择表达差异性引起的。而当人成年后，除生殖细胞哪种细胞，其增殖的数率是相近的，所以其端粒的缩短速率也是相近的，端粒的这个特性正是人们所说衰老是从18岁成年开始的依据之一，在衰老的给过程中，可以通过端粒的缩短速率来判断细胞的衰老程度。

2.3端粒与生殖繁衍

在生殖细胞中。为了维持基因的稳定性，在增殖的过程中端粒酶会作用保证生殖细胞的稳定性，而当患者患上某种疾病或基因出现缺陷问题时，影响到了生殖细胞中端粒长度变短，在长度降低到1T/S时，便会引发生殖性障碍，在端粒减短时会造成各种不良反应，如染色体易断裂，精子减数分裂过程中联会分离错误，发生形成受阻现象，或者染色体功能异常，直接导致生殖细胞凋亡，最终导致精子数量降低，活性变弱。

3.1端粒与端粒酶的研究与测定

在细胞中，端粒酶与端粒的量十分微小，很难从微小的细胞中提取大量的端粒与端粒酶进行研究，因此必须采用一些全新的技术来了解端粒与端粒酶，去解决科学遇到的困难，促进端粒与端粒酶的研究进程。

3.2单分子荧光技术检测法

单分子荧光技术与单分子操纵技术共称为两项单分子技术，与常用的单分子检测不同的是，它的灵敏率更高，而且空间分辨率也十分出色，甚至可以达到纳米级别，在应对端粒与端粒酶这种剂量少，浓度低的情况时有相当的妙用，可以通过电脑来对分子的轨迹进行记录，无需过多的精力，除了分子动力学因素的干扰外，其它均不是明显的问题，常用的单分子荧光技术为荧光双色相应检测技术，是由一个DNA分子团上标记的有两个不同的荧光因子团，通过雪崩光电二级管对分子进行检测，然后两部分的光线进行重叠，极大的提高了灵敏力，能够清晰的观察双荧光标记的DNA分子的结构变化，对端粒与酶的检测具有重要进步意义

3.3钠米金-Nafion修饰电极电化学阻法

钠米金-Nafion修饰电极电化学阻抗测定人的端粒DNA是一种数学～物理模型的方式来进行测量的方法，不同于单分子荧光技术的直观性，它通过了频响函数值的方法进行测量与计算，期间也通过了构建数学模型的方法来辅助计算，出了动用大量的数据支持外，它具有灵敏性高，并且不需要荧光标记操作的影响的优势，而且它不破坏被测试物的活性，保证了测试有更好的结果。

3.4 DNA印迹法测端粒长度

DNA印迹法由southern于1975年建立，顾名思义，即用复印一样的技术，比较准确的保持了研究的DNA在电泳图谱中的位置，不但可以检测出特异的DNA分子片段，还能够检测定位测量分子量，通过横竖坐标的方式，以已知DNA为参照物1进行标准曲线的绘制，由该实验可以分辨近150个碱基对（bp），最大的缺点就是实验品的要求较高，为没有断裂的优品质DNA，并且实验周期长需要耗费5-7天的时间。

4.1小结

端粒的存在对我们的生活有很多影响，有利有弊，我们应该更多的去应用它有利的一面，如抗衰老，延长寿命等，尽全力为人类的生存谋福利。

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