端粒与端粒酶

 

来源公众号：心怀梦想路致远方

     端粒是位于一条染色体末端的特殊结构，由DNA和蛋白质组成，其中的DNA被称为端粒DNA。端粒的作用是保护染色体，防止染色体融合、重组和降解。

      端聚酶是真核细胞染色体DNA复制所特有的也是必需的一种依赖于RNA的DNA聚合酶，它所起的作用是维持染色体端粒结构的完整。

      端粒DNA有许多短重复序列组成，无编码功能。例如，人端粒DNA的重复序列是TTAGGG，约重复了2000多次。端粒的3′-端有一段突出来的单链区，通常被称为3′-悬垂，有证据表明哺乳动物细胞端粒的3′-端会自我回折，以使3′-悬垂与另外一条链的5′-端的一段互补序列配对形成端粒环结构，而原来处于配对的序列被游离出来成为取代环(D-环)。T-环结构的形成可以防止一条染色本的末端附着到另一条染色体末端而进行不合适的修复。

      当真核细胞的线形染色体DNA复制到一定阶段的时候，位于端粒处的冈崎片段上的RNA引物被切除以后，必然留下来一段空隙，该空隙无法通过DNA聚合酶直接填补，因为DNA聚合酶无法催化从3’→5’方向合成DNA。如果上述空隙不及时填补，端粒DNA越来越短(染色体DNA每复制一次，端粒DNA就少一段)。如何解决末端RNA引物切除后留下来的”烦恼”就依赖于端粒酶了。

      端聚酶也称为端粒酶或端粒末端转移酶，由蛋白质和RNA两种成分组成，其中蛋白质具有反转录酶的活性，其三维结构与其他反转录酶有明显的相似性，而RNA含有1.5拷贝的端粒DNA重复序列，这一部分序列作为反转录酶的模板。

       端聚酶的作用过程，如下图所示。首先是其 RNA中0.5拷贝的端粒DNA重复序列与端粒 DNA最后一段重复序列配对，而剩余的1拷贝重复序列凸出在端粒的一侧作为模板；随后发生反转录反应，在端粒DNA的3′-端添加1拷贝的重复序列。当反转录反应结束以后，端聚酶移位，重复上面的反应，直到端粒突出的一端能够作为合成新的冈崎片段的模板，以填补上一个冈崎片段RNA 被切除后留下的空隙。

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