1、端粒和端粒酶的发现历程廖新化引言2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了UCSF（加州大学旧金山分校）的ElizabethBlackburn（简称Liz） ， JohnsHopkinsUniversity（约翰霍普金斯大学）的CarolGreider（简称Carol） ， 以及HowardMedicalSchool（哈佛医学院）的JackSzostak 。
诺贝尔奖主页上介绍她/他们获奖的原因是揭示了“howchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”（染色体是如何被端粒和端粒酶保护的） 。
端粒和端粒酶的研究进程中贯穿着“发现现象/问题”-“ 。

2、提出概念/模型”-“实验验证”的思路 ， 整个过程就像相继解开一个个puzzle（智力谜团）一样有趣 ， 充满了思想的光辉 。
重现这个思路对科学工作者是有启发意义的 。
本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例 。
染色体末端的两个难题以及端粒的概念20世纪70年代初 ， 对DNA聚合酶特性的深入了解引申出了一个染色体的复制问题 。
DNA聚合酶在复制DNA的时候必须要有引物来起始 ， 而且它的酶活性具有方向性 ， 只能沿着DNA5到3的方向合成 。
染色体复制之初可以由小RNA作为引物起始合成 ， 之后细胞的修复机器启动 ， DNA聚合酶能够以反链DNA为模板 ， 以之前合成的DNA为引物 ， 合成新的DNA取代染色体中间的RNA引物 。
但是 。

3、线性染色体最末端的RNA引物因为没有另外的引物起始 ， 没有办法被DNA取代 。
所以线性染色体DNA每复制一轮 ， RNA引物降解后末端都将缩短一个RNA引物的长度（图1 ， 简化的示意图 ， 实际上染色体的DNA双链末端不会是平的） 。
尽管这个引物不长 ， 但是细胞千千万万代地不断复制 ， 如果不进行补偿 ， 染色体不断缩短 ， 最终就会消失 。
JamesWatson（因为发现DNA双螺旋结构获得诺奖）最早就明确指出了这个“末端隐缩问题” ， 并猜想染色体也许可以通过在复制前联体（染色体末端跟末端连起来）的方式来解决末端复制的问题1 。
早在1939年 ， 潜心玉米遗传性状研究的BarbaraMcClintock女士（因为发现玉米的转座子获 。

4、得诺奖）注意到 ， 在减数分裂后期偶然产生的染色体断裂很容易重新融合起来形成“桥” 。
在紧接着的有丝分裂中 ， 这种染色体“断裂融合桥断裂”的循环不断继续2 。
既然染色体的断裂末端这么容易相互融合 ， 那么染色体的自然末端 ， 为什么不容易相互融合呢？合理的推测是 ， 染色体的自然末端不同于非正常的DNA断裂末端 ， 它应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合 。
更早的1938年 ， HermannMuller（因为发明用X射线突变基因而获得诺奖）利用X射线照射果蝇产生突变体 ， 注意到染色体的末端跟其它区域的染色体不同 ， 它非常稳定 ， 从未观测到断裂缺失或者倒位（inversion） 。
他因此先见性地认为染色体的末端比较特殊 ， 它 。

5、需要被封闭（sealed）起来 ， 并给它一个专有的名称-端粒（telomere ， 来自希腊词根telos ， 末端 ， 和meros ， 部分）3 。
端粒DNA序列的发现以及人工染色体的发明那么端粒为什么与众不同呢？简单地 ， 首先是 ， 它的DNA序列有没有特殊性？提到端粒不能不提到一种特殊的模式生物四膜虫（Tetrahymenathermophila） 。
它对于发现端粒和端粒酶的贡献就像线虫之于发现细胞凋亡一样（2002年细胞凋亡的研究被授予诺奖） 。
四膜虫有两个细胞核 。
小核很稳定 ， 含5对染色体 ， 用于生殖传代 。
而大核在接合细胞的发育过程中 ， 染色体断裂成200-300个小染色体 ， rDNA（含有编码核糖体RNA的基因）从染 。

6、色体上断裂后通过复制更是形成高达10000个小染色体 。
四膜虫的小染色体众多 ， 也就说端粒可能非常丰富 。
这就为端粒研究提供了得天独厚的材料 。
1978年 ， Liz女士利用这种特殊的模式生物纯化了rDNA ， 以rDNA为模板通过体外合成参入dNTP的实验 ， 推断四膜虫的端粒是由许多重复的5-CCCCAA-3六个碱基序列组成的4 。
第一个谜底揭开了 ， 哦 ， 重复序列 ， 端粒DNA果然特殊 。
序列本身隐隐暗示着解决染色体末端的隐缩问题和保护问题的机制 。
1980年 ， 当Liz女士在会议上报告她的这一发现的时候 ， 引起了JackSzostak的极大兴趣 。
他那时候试图在酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）中建 。

7、构人工线性染色体 ， 让它能够在细胞中像自然染色体一样复制 。
但是当环状质粒线性化转入酵母细胞后 ， 它很快地被降解掉 。

来源：(未知)

【学习资料】网址：/a/2021/0417/0021955814.html

标题：优选材料|端粒和端粒酶的发现历程[优选材料]