端粒酶蛋白催化亚基（hTERT）与头颈肿瘤的相关研究进展 摘要】 端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的RNA酶，其基本组成成分主要有两种：一种为功能性RNA，作为合成端粒DNA的模板；另一种是一类特殊蛋白（端粒酶催化亚基，hTERT），具有高活性催化作用和逆转录活性。近年来的研究发现，作为人端粒酶催化组分的hTERT在正常细胞中的表达受到多种相关机制的抑制，但在永生化细胞、肿瘤细胞等分裂不受抑制的细胞中却存在过表达现象，提示hTERT是控制端粒酶活性的重要因素，因此，研究端粒酶蛋白催化亚基在头颈肿瘤细胞分裂周期中的活性表达对于该类疾病的与控制均有十分显著的意义。【关键词】 端粒酶 端粒酶蛋白催化亚基 头颈肿瘤 细胞周期 催化作用【中图分类号】R73-3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2012）21-0088-02 恶性肿瘤严重威胁人类健康，是医学科学领域中的重大科研课题，目前我国每年约有200万新发恶性肿瘤病例，其中约有130万例死亡，成为我国的第二大主要死因[1]。近年来多数文献研究均认为，肿瘤细胞永生化的“端粒-端粒酶学说”科学性及可信度均较高，该学说认为，恶性肿瘤中，均有90%甚至更高端粒酶蛋白催化亚基（hTERT）的活性表达，而大多数正常体细胞无端粒酶蛋白催化亚基的活性，由此可见端粒酶蛋白催化亚基在肿瘤细胞中的活 性表达具有重要的意义[2]。
1.端粒和端粒酶的发现
2009年，在瑞典卡罗林斯卡医学院，伊丽莎白?布兰克波恩（ElizabethH.Blackburn）、卡罗尔?格雷德（CarolW.Greider）以及杰克?绍斯塔克（JackW.Szostak）等3位美国科学家以研究端粒和端粒酶的发现获得了诺贝尔生理学或医学奖，并提出了线性染体末端复制的机制[3]。追溯到20世纪30年代，曾分别于1946和1983年获得过诺贝尔奖的美国科学家赫尔?曼缪勒（HermannMuller）和芭芭拉?麦克林托克（BarbaraMcClintock）就观察到染体末端的某种特殊结构，他们将其命名为端粒（telomeres）。曼缪勒和麦克林托克认为，端粒有可能对染体有一定程度的保护作用；但是二人的研究并未对端粒的本质和具体作用方式提出进一步解释。随着科学技术的进步，20世纪70年代，科学家们对遗传物质DNA结构有了进一步的发现，AlexeyOlovnikov和发现DNA双螺旋结构的诺贝尔奖获得者JemesWatson几乎同时提出了染体的“末端复制问题”。两位科学家认为，DNA聚合酶无法将染体末端完整地复制，而若想保证染体的完整复制，必须存在一种特殊的确保机制[7]。20世纪80年代，伊丽莎白?布兰克波恩和杰克?绍斯塔克进行合作，对端粒进行了鉴定了，确定其为染体末端的一种特殊结构。之
后，布兰克波恩又与卡罗尔?格雷德发现了合成端粒DNA的端粒酶的活性[4]。端粒和端粒酶的发现阐述了染体末端复制的机制及其在染体保护、遗传稳定性维持方面的中心作用，也为人们认识细胞的生命过程、延缓衰老和遏制肿瘤的分子机制指明了方向。
2. 端粒酶蛋白催化亚基的生物学特性
五洲国际码头 端粒是位于染体末端，由DNA简单的串联重复序列组成的一种特殊结构，由于DNA聚合酶不能完全复制端粒，随着细胞分裂的进行其长度逐渐缩短。端粒酶是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白，通过识别并合并于富含G的端粒末端，以自身为模板，逆转录合成端粒，端粒DNA的合成以端粒酶RNA为模板，由端粒酶的反转录亚基催化，最终合成的端粒重复序列加在染体的末端[5]。
雪崩危情 人端粒酶的基本组成成分主要有两种：一个组分为功能性RNA（htr/hTERC），可作为合成端粒DNA的模板；另一组分是端粒酶催化亚基（human telomerase reverse transcriptase, hTERT），它具有高度催化和逆转录活性。无论端粒酶是否存在活性，作为模板的RNA在所有组织中均为高表达。而另一组分hTERT在正常细胞中的表达则会受到显著的抑制，但是在永生化细胞、肿瘤细胞等分裂不受抑制的细胞中却存在高表达现象，提示hTERT是控制端粒酶活性非常重要的因素[6]。由于端粒酶活性在人体胚胎发育的过程中
逐渐消失，出生后，人体绝大多数体细胞并无端粒酶活性，而随着体细胞不断分裂增殖，端粒长度也随之缩短。当端粒缩短至一定程度时，细胞无法维持正常的端粒结构，随即出现细胞衰老，此时若细胞衰老调控机制出现失控，则会出现端粒的极限缩短，并进一步导致细胞死亡、癌变等变化。端粒酶在细胞癌变的过程中会被重新激活，再次作用于端粒以维持其长度和结构，造成细胞具有无限复制、增殖的特点。
人类端粒由5`TTAGGG3`的重复单位构成，长度在5～15kb范围内，端粒酶蛋白催化亚基是含有7个基元的转录酶，在端粒酶的激活中起关键作用，hTERT的mRNA水平与端粒酶的活性成正相关，将载有hTERT基因的质粒转染端粒酶隐性的成纤维细胞，可重建端粒酶活性，如hTERT基因突变，细胞则不表现端粒酶活性，同一组织的的不同部分，细胞分裂能力与端粒酶活性呈正比。
allyes 3. 端粒酶蛋白催化亚基与肿瘤夏商周断代工程
细胞周期即为细胞的完整生命过程，绝大多数真核细胞的细胞周期都包含G1期、S期、G2期和M期这4个时期。细胞的增殖严格受到细胞周期调控机制的调控，主要分为两大机制：驱动机制和监控机制。肿瘤细胞产生的原因为细胞的失控性生长，其根本原因为上述两种细胞周期的调控机制受到了破坏。随着肿瘤分子生物学的发展，近年来，大部分
研究均表明恶性肿瘤细胞的端粒长度明显短于正常细胞。1994年Kim提出TRAP法，即基于PCR端粒酶来鉴定组织中的端粒酶活性，灵敏度较高，Kim的研究结果表明，90%的恶性肿瘤组织均显示出了较高的端粒酶活性，在常见恶性肿瘤细胞中端粒酶活化的检测结果为：胰腺癌、胃癌、肝癌及乳腺癌的阳性率均高于85.0%，而肺癌和肾癌高于71.0%。由此可见，大多数恶性肿瘤的发生伴随着端粒酶基因的异常激活。依靠基因调控，细胞周期能够按照G1→S→G2→M的顺序严格运转，细胞分裂必须满足一定的条件方可进行，包括细胞体积、DNA的正确复制及获得足够物质支持等方面。Leland Hartwell在上世纪70年代提出了“细胞周期监测点”（cell cycle checkpoint）的概念。细胞周期的运行是受一系列监测点的严格监控的，若DNA发生损伤，会导致复制不完全、纺锤体非正常形成等现象，周期受到阻抑；在肿瘤发展过程中，监控机制的异常会导致细胞周期调控机制恶化、驱动机制破坏、驱动能力异常强化等，使得细胞开始失控性生长，即出现癌变。
人类常见的头颈部肿瘤中端粒酶的阳性率达82%～100%，已有的研究表明人类大多数正常体细胞、非永生化细胞和良性肿瘤细胞的端粒酶均处于失活状态，而绝大多数恶性肿瘤细胞的端粒酶活性高表达，这种差异表明端粒酶在绝大多数恶性肿瘤的发生发展过程中起着极为重要的作用，其作为一种新的广泛的肿瘤标志物在恶性肿瘤诊断方面有着重要
的临床意义。在头颈部肿瘤中，Mao等在研究了29例各种头颈部鳞癌标本及相应的16例头颈细胞株中的端粒酶表达后发现，在100%头颈肿瘤细胞株、90%头颈鳞癌组织及100%癌旁高度增生病变中端粒酶阳性表达；而正常组织、高度角化组织中无端粒酶阳性表达，说明端粒酶高表达在头颈鳞癌中很常见，并且存在于肿瘤的早期病变中[7]。细胞增殖周期与细胞凋亡存在密不可分的关系，细胞周期调控点似乎是将细胞增殖和凋亡联系在一起的枢纽，Cyclin可通过调控细胞周期选择性地控制细胞增殖或是死亡，起到与细胞周期监测点相同的作用，细胞只有在符合全部内外条件后才可通过特定的监测点，进入下一期。若细胞受损，无法通过细胞周期监测点，细胞周期出现停滞现象，此时细胞可进行复制前准备和有丝分裂的修复，以避免新生细胞出现异常；若损伤超过细胞的修复能力时，即促使细胞凋亡。在真核细胞的一系列细胞周期监测点中，G1/S监测点和G2/M监测点至关重要，许多肿瘤的发生都与上述两项监测点的缺陷有关。
4. 结论
自20世纪70年代，肿瘤分子生物学研究的兴起发展至今，对头颈肿瘤的研究和认识进入了新的阶段。从分子水平研究肿瘤的发生原因和机制，对头颈肿瘤的早期诊断，分期和预后进行分析，及时采取干预措施，实行个性化的是目前的研究热点。由于肿瘤的发蛋白酶体抑制剂
生和发展包括细胞的增殖、分化、凋亡等过程，几乎覆盖了生命活动中所有的分子生物学问题，是多种基因及其表达产物综合作用的结果。由于端粒酶能在肿瘤的预防与上发挥重要作用，可能成为肿瘤的新靶点，因此，检测端粒酶蛋白催化亚基在头颈肿瘤细胞周期调控中的活性表达同样具有重要的意义。
参考文献
[1] Colgin LM, Reddel RR. Telomare maintenance mechanisms and cellular immortalization [J]. Current Opinion in Genetics&Development. 1999,(9): 97-103.
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[3] Yang B, Yu RL, Tuo S, et al. Antisense Oligonucleotide against hTERT (Cantide) Inhibits Tumor Growth in an Orthotopic Primary Hepatic Lymphoma Mouse Model [J]. PLoS One. 2012,7(7):e41467.
[4] Ge L, Shao W, Zhang Y, et al. RNAi targeting of hTERT gene expression induces apoptosis and inhibits the proliferation of lung cancer cells [J]. Oncol Lett. 2011, 2(6):1121-
1129.
[5] Bodnar AG, Oiellette M, Frolkis M, et al. Extension of life-span by introduction of telomerase into morman human cells [J]. Science. 1998,279 (5 349): 349-352.
[6] Xia W, Lin C. Bioreducible polymer-delivered siRNA targeting human telomerase reverse transcriptase for human cancer gene therapy [J]. Ther Deliv. 2012 , 3(4):439-442.
[7] Taboski MA, Sealey DC, Dorrens J,et al. Long telomeres bypass the requirement for telomere maintenance in human tumorigenesis [J]. Cell Rep. 2012 Feb 23,1(2):91-98.
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