背景及概述[1-3]
端粒酶是一種具有逆轉(zhuǎn)錄活性的核糖核蛋白聚合酶端粒酶活性主要取決于具有催化活性的端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(telomerasereversetranscriptase，TERT)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，端粒酶活性與TERT基因的表達(dá)呈正相關(guān)TERT的經(jīng)典功能是合成端粒DNA維持端粒穩(wěn)定性，賦予細(xì)胞無限增殖的潛能然而。
近幾年的研究熱點(diǎn)主要集中在TERT獨(dú)立于維持端粒長度之外的新生物學(xué)功能近年的研究發(fā)現(xiàn)，TERT在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控腫瘤發(fā)生血管新生免疫炎癥等方面具有不依賴端粒的新功能本文全面總結(jié)和探討了端粒酶催化亞基TERT獨(dú)立于維持端粒長度之外的新生物學(xué)功能及其作用機(jī)制，為治療端粒酶所調(diào)控的人類相關(guān)疾病提供重要見解和理論依據(jù)
端粒和端粒酶[1]
端粒和端粒酶(telomerase)的發(fā)現(xiàn)揭示了線性染色體末端復(fù)制的機(jī)制，及其在保護(hù)染色體完整性和基因組穩(wěn)定性中的中心作用，2009年度被評為諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，充分說明端粒生物學(xué)功能研究的重要性端粒是由真核生物線性染色體末端的一段非編碼DNA串聯(lián)重復(fù)序列(TTAGGG)及其結(jié)合蛋白質(zhì)所構(gòu)成，是真核細(xì)胞維持染色體穩(wěn)定性的重要組分，其主要作用是保護(hù)染色體末端完整性和維持基因組穩(wěn)定性細(xì)胞每分裂1次，端粒會(huì)縮短50～100bp。
當(dāng)端?？s短到一定長度時(shí)，細(xì)胞無法維持正常的端粒結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致細(xì)胞衰老死亡或癌變大量研究表明，端粒長度主要靠端粒酶來維持端粒酶是真核細(xì)胞中一種具有逆轉(zhuǎn)錄活性的核糖核蛋白聚合酶，主要由端粒酶模板RNA(telomeraseRNAcomponent，TERC)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(telomeresreversetranscriptase，TERT)及端粒酶相關(guān)蛋白質(zhì)(telomerase-associatedprotein，TEP)組成端粒酶以TERC作為模板，端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶作為催化亞基逆轉(zhuǎn)錄合成端粒DNA，維持端粒的長度和染色體穩(wěn)定性，保證細(xì)胞持續(xù)分裂的潛能端粒酶活性在體細(xì)胞中幾乎檢測不到，但在生殖細(xì)胞具有自我更新能力的干細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞中均能被檢測到，其中TERC和TERT兩個(gè)組分對于端粒酶的活性是必須的。
TERC幾乎在所有細(xì)胞中都有廣泛表達(dá)，而端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶的表達(dá)則受到高度調(diào)控，在體細(xì)胞中不存在或僅以低水平存在，但在90%以上的癌細(xì)胞中會(huì)被重新激活以維持細(xì)胞無限增殖的能力已有研究表明，TERTmRNA水平的表達(dá)與端粒酶活性呈正相關(guān)，即TERT的表達(dá)可以代表端粒酶的活化程度，并且端粒酶活性主要受TERT基因的表達(dá)調(diào)控這些研究結(jié)果表明，TERT基因是決定端粒酶活性的關(guān)鍵因素。
TERT 與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控[1]
TERT的一個(gè)重要非經(jīng)典功能是參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控近來，幾個(gè)微芯片(microarray)分析表明，端粒酶可調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)在人乳腺上皮細(xì)胞表達(dá)端粒酶可以促進(jìn)5種促生長基因的表達(dá)，并抑制7種生長抑制基因的表達(dá)在牛腎上腺細(xì)胞表達(dá)hTERT時(shí)，通過分析整個(gè)基因譜的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)一共有284種基因的表達(dá)被調(diào)節(jié)這些基因主要可以概括為幾大類。
參與細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞分化及細(xì)胞凋亡等在人正常成纖維細(xì)胞中，外源表達(dá)hTERT可以構(gòu)建永生化的成纖維細(xì)胞，與正常成纖維細(xì)胞比較基因表達(dá)的變化，發(fā)現(xiàn)172個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生改變，其中包含分泌與癌癥相關(guān)的強(qiáng)效生長因子上皮調(diào)節(jié)蛋白(epiregulin)這些研究結(jié)果提示，TERT可以通過調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)參與重要的生命過程
TEＲT與腫瘤發(fā)生[1]
端粒酶的表達(dá)激活是細(xì)胞無限增殖并走向癌變的關(guān)鍵步驟，而且隨著腫瘤惡性程度的增加，端粒酶的活性也呈正相關(guān)地增強(qiáng)Shay等總結(jié)了多種癌變前組織良性腫瘤組織惡性腫瘤組織及癌旁組織中端粒酶的活性，發(fā)現(xiàn)90%的惡性腫瘤組織中可以檢測出端粒酶活性，而相應(yīng)的良性腫瘤則沒有或僅有少數(shù)可被檢測出端粒酶活性端粒酶活性不僅與腫瘤的良惡性有關(guān)，而且還可能與腫瘤分化復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移有關(guān)。
因此許多學(xué)者認(rèn)為，端粒酶活性可以作為惡性腫瘤的標(biāo)志和預(yù)測預(yù)后的指標(biāo)細(xì)胞的無限增殖和永生化是癌細(xì)胞的特征之一眾所周知，端粒酶活性在正常體細(xì)胞中是被抑制的，幾乎檢測不到而Chiba等研究發(fā)現(xiàn)，TEＲT啟動(dòng)子突變可以抑制TEＲT沉默和端?？s短，使細(xì)胞在分化時(shí)顯示出高水平的TEＲT表達(dá)及端粒酶活性這表明，TEＲT啟動(dòng)子突變至少在一定條件下是足夠克服端?？s短所造成的增殖障礙，意味著TEＲT啟動(dòng)子突變可導(dǎo)致初始癌細(xì)胞的永生化和腫瘤發(fā)生有研究報(bào)道，過表達(dá)TEＲT導(dǎo)致的永生化的人成纖維細(xì)胞，分泌一種屬于表皮生長因子(epidermalgrowthfactor，EGF)家族的生長因子-上皮調(diào)節(jié)蛋白(epiregulin)，上皮調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)可以調(diào)控細(xì)胞的生長。
TEＲT與血管生成[1]
TEＲT另外一個(gè)重要的獨(dú)立于維持端粒長度之外的新生物學(xué)功能是參與調(diào)控血管生成血管生成angiogenesis)是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，包括內(nèi)皮細(xì)胞(endothelialcell，EC)增殖遷移及管腔形成等步驟，在腫瘤的發(fā)展轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用大多數(shù)惡性腫瘤的血管生成密集且生長迅速，新血管不僅為腫瘤細(xì)胞生長提供營養(yǎng)，還為其提供轉(zhuǎn)移通道研究表明，TEＲT在保持內(nèi)皮細(xì)胞增殖潛力和生存力方面發(fā)揮重要作用Pallini等人揭示了新形成血管的內(nèi)皮細(xì)胞中TEＲTmＲNA的表達(dá)與人類腫瘤的組織學(xué)分級(jí)之間的直接相關(guān)性，支持了端粒酶在血管生成中的作用。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TEＲT在人類真皮微血管內(nèi)皮細(xì)胞中的過表達(dá)，可以改善免疫缺陷小鼠中持久微血管結(jié)構(gòu)的形成，以及內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖遷移能力和存活臨床前研究表明，TEＲT對血管老化帶來的各種疾病，如內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞(vascularsmoothmusclecells，VSMC)的衰老導(dǎo)致的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊等血管病變有一定的調(diào)節(jié)作用近年來，越來越多的研究結(jié)果表明，TEＲT可以調(diào)節(jié)血管生成并且不依賴其端粒酶催化活性在小鼠血管生成模型中，TEＲT敲除減少微血管的形成，反之上調(diào)TEＲT表達(dá)增強(qiáng)。
總結(jié)[1,2,4]
眾所周知，端粒酶催化亞基TEＲT的經(jīng)典功能是延長端粒然而，目前只有少數(shù)成功的TEＲT抑制劑被開發(fā)出來BIBＲ1532是迄今為止最具發(fā)展前景的TEＲT特異性活性位點(diǎn)抑制劑之一，是一種非核苷酸小分子合成化合物，通過非競爭性結(jié)合到TEＲT的活性位點(diǎn)來抑制端粒延伸，并且對正常人類細(xì)胞沒有顯示出任何顯著的作用然而，近幾年隨著科學(xué)家們對TEＲT的非經(jīng)典功能及作用機(jī)制的深入研究。
人們對其在腫瘤發(fā)生及靶向治療中的作用也有了新的認(rèn)識(shí)有理由相信，同時(shí)靶向TEＲT經(jīng)典和非經(jīng)典生物學(xué)功能的抑制劑，在以組合藥物治療癌癥中比僅針對端粒酶經(jīng)典功能的抑制劑會(huì)更有效地對抗癌癥此外，因?yàn)門EＲT并不是調(diào)節(jié)這些癌癥特征的唯一關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，因此，檢測TEＲT及其合作轉(zhuǎn)錄因子之間相互作用的可藥用性，是開發(fā)癌癥有效療法的另一個(gè)重要策略因此，進(jìn)一步研究和揭示TEＲT新生物學(xué)功能及其調(diào)控分子機(jī)制，將為設(shè)計(jì)能夠靶向端粒酶所調(diào)控的人類疾病，如癌癥等的治療策略提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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