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09年诺贝尔医学奖带给人类的福音
温钦工作室 / 2015-10-02

内容摘要
端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构, 对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义。


北京时间2009年10月5日下午17时30分,2009年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓,三名美国科学家Elizabeth Blackburn、Carol W. Greider以及Jack W. Szostak共同获得该奖项。他们发现了由染色体冠制造的
端粒酶,这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症

关键词:端粒 端粒酶
染色体 诺贝尔生理学与医学奖 延缓衰老
治疗癌症

 

09年诺贝尔生理学或医学奖得主伊丽莎白-布莱克谈端粒、健康寿命


 



一. 简述获奖者成果
2009年度诺贝尔生理学或医学奖于北京时间10月5日下午17时30分,在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓,三位美国科学家伊丽莎白•布兰克波恩(Elizabeth H. Blackburn)、卡罗尔•格雷德(Carol W. Greider)以及杰克•绍斯塔克(Jack W. Szostak)共同因发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理而获得该奖项。


卡罗林斯卡医学院方面称,这三人“解决了生物学上的一个重大问题”,即在细胞分裂时染色体如何进行完整复制,如何免于退化。其中奥秘全部蕴藏在端粒和
端粒酶上。由染色体根冠制造的端粒酶是染色体的自然脱落物,能引发衰老和癌症。端粒也被科学家称作“生命时钟”,在新细胞中,细胞每分裂一次,端粒就缩短一 次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂而死亡。Elizabeth H. Blackburn 他们发现的端粒酶,在一些失控的恶性细胞的生长中扮演重要角色。大约90%的癌细胞都有着不断增长的端粒及相对来说数量较多的端粒酶。


换句话说,正常的细胞,每次复制时都会发生端粒的缩短,因此,细胞复制的次数是有限的,一般50次左右。但是这三人发现癌细胞发现了一种酶,因为这种酶的关系,癌细胞的端粒不会发生正常细胞中的缩短现象。这种酶就是端粒酶。

二. 什么是端粒酶
端粒是真核细胞
染色体末端的特殊结构。人端粒是由6个碱基重复序列(TTAGGG)和结合蛋白组成。端粒有重要的生物学功能,可稳定染色体的功能,防止染色体DNA降解、末端融合,保护染色体结构基因DNA,调节正常细胞生长。正常细胞由于线性DNA复制5'末端消失,随体细胞不断增殖,端粒逐渐缩短,当细胞端粒缩至一定程度,细胞停止分裂,处于静止状态。

端粒长短和稳定性决定了细胞寿命,并与细胞衰老和癌变密切相关。

端粒酶是使端粒延伸的反转录
DNA合成酶。是个由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其RNA组分为模板,蛋白组分具有催化活性,以端粒3'末端为引物,合成端粒重复序列。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到,其功能是合成染色体末端的端粒,使因每次细胞分裂而逐渐缩短。

端粒长度得以补偿,进而稳定端粒长度。主要特征是用它自身携带的RNA作模板,通过逆转录合成DNA。端粒酶在细胞中的主要生物学功能是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA来稳定染色体
端粒DNA的长度。

但是,在正常人体细胞中,端粒酶的活性受到相当严密的调控,只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞,这些必须不断分裂克隆的细胞之中,才可以侦测到具有活性的端粒酶。当细胞分化成熟后,必须负责身体中各种不同组织的需求,各司其职,于是,
端粒酶的活性
就会渐渐的消失

三. 端粒酶作用机理的研究价值及其对人类社会的影响

这可能对于癌症的治疗和人类的衰老之谜有贡献

延缓衰老
端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳定性和细胞活性有重要作用,端粒酶能延长缩短的端粒(缩短的端粒其细胞复制能力受限),从而增强体外细胞的
增殖能力


绍斯塔克和研究生获得丧失了添加端粒结构的酵母突变体, 这些突变酵母开始还可正常生长,但随着端粒DNA的逐渐消失,酵母生长缓慢,最终停止分裂。布莱克伯恩和同事制备了端粒酶中RNA缺乏的四膜虫突变体,结果其效应与酵母类似,2 种突变细胞都出现了提前衰老的现象;相反有功能的端粒可防止染色体损伤和延迟细胞衰老。格雷德研究小组发现人类细胞的衰老也可被端粒酶延迟。这些结果都说明了端粒长短与细胞寿命有密切关联,但考虑到衰老是一个复杂的过程, 受多种因素的影响,因此端粒只可能是重要因素之一。


格雷德研究小组发现人类细胞的衰老也可被端粒酶延迟。这些结果都说明了端粒长短与细胞寿命有密切关联,但考虑到衰老是一个复杂的过程, 受多种因素的影响,因此端粒只可能是重要因素之一。精子和卵子等生殖细胞中可以制造端粒酶, 而大多数成年细胞却丧失了这一功能, 从而导致成年细胞的端粒长度短于生殖细胞, 至少体外实验证明端粒的缩短将逐渐导致细胞的衰老。因而研究端粒酶的机理对于
延缓细胞及机体衰老有着至关重要的作用。

防治癌症
端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制,在肿瘤中被重新激活,端粒酶可能参与恶性转化。端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。细胞中有种酶负责端粒的延长,其名为端粒酶。端粒酶的存在,算是把 DNA 克隆机制的缺陷填补起来,靠这种方法把端粒修复延长,可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗,使得细胞分裂克隆的次数增加。

有关端粒酶与肿瘤关系的研究进展表明,在肿瘤细胞中端粒酶还参与了对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控过程。与端粒酶的多重生物学活性相对应,肿瘤细胞中也存在复杂的端粒酶调控网络。通过蛋白质-蛋白质相互作用在翻译后水平对端粒酶活性及功能进行调控,则是目前研究端粒酶调控机制的热点之一。从此方面着手,可以很好的通过增强肿瘤细胞内端粒酶的活性来抑制癌症。这一发现使科学家尝试通过阻断端粒酶的活性来治疗癌症,目前已有相关化合物开始用于临床实验,以评 价针对端粒酶活性的抗体治疗在癌症治疗中的效用。如:被称为端粒酶激活的主要限制因素的催化活性亚基:人端粒酶逆转录酶(hTERT)便在治疗肿瘤的过程当中有着较好的应用前景。

以上即为对于三位获得2009年诺贝尔医学及生理学奖的科学家的成果的概述。其对于临床的价值及其人类社会的影响在都是极其深远的。对于端粒及端粒酶作用机理的进一步研究将在细胞学、医学等多个领域的应用发展起到重要的作用。


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