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端粒是位于染色体末端的DNA-蛋白复合体。在植物体内,端粒酶催化染色体的末端合成TTTAGGG重复序列,进而弥补端粒因为细胞分裂而造成的缩短。端粒酶是一种逆转录酶,以自身的RNA为模板,合成端粒重复序列。在正常的动物体细胞内没有检测到端粒酶活性,而在85%的癌细胞内能够检测到端粒酶活性,因此将端粒酶活性视为癌症发生的一个重要特征。近来有关人类端粒酶活性与癌症的关系成为研究的热点,并成功的对人类的端粒酶模板RNA进行了克隆。由于植物体内端粒酶模板RNA至今尚未得到克隆,因此对植物体内端粒酶特性了解较少。
本研究以白花菜、西兰花成熟花蕾与水稻愈伤组织为实验材料,旨在探究端粒酶体外延伸人工合成的前导引物时的活性特征,同时测定不同的前导引物对端粒酶活性的影响,建立一种有效的植物组织端粒酶活性体外检测方法。本研究通过设计的特异性的寡核苷酸识别体外端粒酶催化合成的不同的端粒重复序列类型,通过识别最后一个端粒重复序列类型确定体外端粒酶活性特征。常规方法主要通过杂交的方法鉴定端粒酶起始合成端粒重复序列时的性质特征,操作繁琐,且难以确定端粒酶催化合成端粒重复序列时有无外切酶活性的影响。本实验建立的体外检测端粒酶活性的方法通过特异的寡核苷酸识别不同类型的端粒重复序列,无论体外端粒酶活性的发挥是否涉及外切酶活性都不会对引物的选择特异性构成影响,同时对实验步骤进行了简化,便于操作。
研究结果表明:三种材料的体外端粒酶提取液对3’末端有两个碱基与端粒酶模板RNA进行碱基互补配对的引物(N20+C+2类前导引物)的延伸活性高于3,末端有一个碱基与端粒酶模板RNA进行碱基互补配对的引物(N20+C+C+1类前导引物),这表明体外端粒酶与前者结合的稳定性高于后者。白花菜体外端粒酶在延伸人工合成的端粒重复序列时合成TAGGGTT、TTTAGGG与TTAGGGT三种重复序列的含量较高,其中TAGGGTT的含量最高。西兰花端粒酶提取液在延伸N20+C+2类引物时合成TAGGGTT、TTTAGGG与TTAGGGT三种重复序列的含量较高,在延伸N20+C+C+1类引物时,合成TAGGGTT端粒重复序列含量较高。水稻愈伤组织端粒酶提取液在延伸人工合成的两类前导引物时合成TAGGGTT与TTTAGGG两类端粒重复序列的含量较高。这一结果表明体外端粒酶延伸人工合成的引物存在较大的物种特异性,但都倾向于优先合成TAGGGTT端粒重复序列。
这些研究不但有助于深入了解植物端粒酶体外延伸活性,以及特征特性,而且为后续三种植物体内端粒酶模板RNA的克隆打下了基础。