端粒長度檢測

更新時間：2024-09-26

簡要描述：

端粒長度檢測是一種相對簡單的檢測，不需要大量起始 DNA（約 50 ng）。通過測量端粒信號 ( T ) 與參考單拷貝基因信號 ( S )，計算T / S比率，該比率與平均 TL （Telomere Length，端粒長度）成正比，因此可用于確定相對 TL。

　　端粒長度檢測是一種相對簡單的檢測，不需要大量起始 DNA（約 50 ng）。通過測量端粒信號 ( T ) 與參考單拷貝基因信號 ( S )，計算T / S比率，該比率與平均 TL （Telomere Length，端粒長度）成正比，因此可用于確定相對 TL。由于該技術(shù)的性質(zhì)可以應(yīng)用于高通量檢測，因此被廣泛用于大規(guī)模人群研究。然而，由于 Q-PCR 僅提供相對定量，因此數(shù)據(jù)通常不會以kb形式的絕對端粒長度呈現(xiàn)，除非與具有由另一種方法確定的平均 TL 的參考細(xì)胞系進行比較。有研究顯示此方法的測定結(jié)果的變異系數(shù)可能高于 10% 。而且，由于使用了不同的單拷貝基因，不同實驗室之間的結(jié)果可能存在很大差異。此外，Q-PCR 不提供有關(guān)最短端粒的信息。最后，用于 TL 測量的 Q-PCR 可能不適用于癌癥研究，其中的內(nèi)參單拷貝基因可能由于非整倍性而被復(fù)制或丟失。因此，Q-PCR 的適用性僅限于正常二倍體和核型穩(wěn)定的樣品。

　　端粒是在所有脊椎動物線性染色體末端的非編碼串聯(lián)重復(fù)性(TTAGGG)n序列。端粒的3'末端單鏈懸垂侵入雙鏈 DNA，形成 T 環(huán)，這也導(dǎo)致鏈位移，產(chǎn)生單鏈端粒D-環(huán)。T 環(huán)是端粒的特殊結(jié)構(gòu)，其與端粒保護蛋白Shelterin復(fù)合體直接或間接結(jié)合，保護染色體末端不被識別為 DNA 雙鏈斷裂。

　　端粒是真核細(xì)胞染色體末端由重復(fù)性的dna序列和特殊的端粒結(jié)合蛋白所組成的一段特殊結(jié)構(gòu)，其中脊椎動物的端粒由富含g的短雙鏈重復(fù)序列ttaggg串聯(lián)組成。端粒能夠防止染色體末端的降解、融合和重排，從而維持染色體的獨立性、完整性和穩(wěn)定性。雖然端粒不具備編碼功能，卻被科學(xué)家稱為“生命的時鐘"，因為端粒的長度和穩(wěn)定性控制著細(xì)胞的壽命，并與細(xì)胞的癌變和衰老密切相關(guān)。

　　在正常人類體細(xì)胞中，端粒的長度會隨著細(xì)胞分裂而逐漸縮短，細(xì)胞每分裂一次，端粒長度縮短一截，損失20～30個核苷酸，當(dāng)端?？s短到一定程度時，會誘導(dǎo)核蛋白結(jié)構(gòu)的缺失，觸發(fā)復(fù)制性衰老，出現(xiàn)細(xì)胞增殖減慢、生長停滯、干性減退、喪失分化能力等現(xiàn)象。同時，縮短的端粒上某些端粒特殊結(jié)合蛋白的丟失還會導(dǎo)致細(xì)胞將端粒末端錯誤識別為dna斷裂位點，從而啟動dna修復(fù)功能，導(dǎo)致短端粒染色體之間的末端融合，染色體的融合會造成細(xì)胞有絲分裂異常，細(xì)胞周期停滯，進而引發(fā)由p53蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，p53等基因突變導(dǎo)致細(xì)胞周期檢測點缺陷的細(xì)胞會躍過復(fù)制性衰老，持續(xù)分裂最終進入危機期，這個時期極少數(shù)細(xì)胞表達端粒酶，激活端粒酶活性，修復(fù)并維持細(xì)胞端粒長度，使得細(xì)胞永生化為癌細(xì)胞。在諸如直腸癌、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等90％癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)端粒過度縮短和端粒酶活性。端粒異常導(dǎo)致的疾病還包括白血病、再生障礙性貧血、骨髓增生異常和先天性角化不良等。端粒在人類的衰老與疾病的發(fā)生進程中扮演著極其重要的角色，端粒重復(fù)序列的長度變化決定著細(xì)胞的命運，因此端粒長度檢測是端粒生物學(xué)研究中的重要實驗方法。此外，端粒長度檢測在衰老疾病和腫瘤中也具有重要的診斷價值。由于種屬差異，人類染色體的端粒長度(雙鏈區(qū)長度一般在0.5～20kb)遠小于大多數(shù)實驗室模型生物；且不同個體不同細(xì)胞中的端?？s短程度不一樣，細(xì)胞內(nèi)不同染色體的端?？s短程度也不一樣；而長度小于等于3kb的端粒被定義為短端粒，最短的端粒而非平均端粒長度在端粒功能喪失，誘發(fā)dna損傷和限制細(xì)胞存活中扮演重要角色。因此，亟需一種能夠在單個染色體水平精確、簡單、快速、高通量地檢測人類端粒長度和短端粒比率的方法。

　　在端粒相關(guān)遺傳疾病的發(fā)展過程中，當(dāng)端粒較短時會導(dǎo)致疾病早發(fā) 。隨著研究的不斷深入，人們也越來越認(rèn)識到生活方式因素，如肥胖、吸煙、缺乏運動和慢性壓力等會影響循環(huán)外周血白細(xì)胞中的端粒長度。另外，導(dǎo)致端粒功能障礙的端?？s短與許多年齡相關(guān)疾病有關(guān)，如不孕癥、關(guān)節(jié)炎、糖尿病、癌癥、心血管和神經(jīng)退行性疾病等。因此，可以預(yù)測這些疾病發(fā)生的穩(wěn)定且可重復(fù)的端粒長度測定方法是十分重要的。

　　然而，基本上所有已發(fā)表的端粒相關(guān)疾病的大規(guī)模人群研究本質(zhì)上都是相關(guān)性研究，只提供了端粒平均長度或相對端粒長度的信息。有大量證據(jù)表明，觸發(fā) DNA 損傷反應(yīng)的是最短的端粒，從而導(dǎo)致哺乳動物的復(fù)制性衰老。最短端粒的長度是決定細(xì)胞命運和衰老開始的關(guān)鍵生物標(biāo)志物，但可檢測短端粒的方法卻費時費力，不能實現(xiàn)高通量要求。故現(xiàn)有的端粒長度測定方法不分優(yōu)劣，各有千秋。

　　端粒長度的異常改變或許在疾病早期便會發(fā)生，端粒長度在幾十年后可能會成為某些疾病的早期篩查指標(biāo)，甚至輔助診斷指標(biāo)或者預(yù)后評估指標(biāo)。簡單易行的高通量檢測方法可以用于大規(guī)模人群的流行病學(xué)研究找到端粒相關(guān)疾病，提供不同端粒長度分布的更精確的檢測方法可以用于尋找端粒長度與相關(guān)疾病之間的可能機制；當(dāng)然，既高通量又精確又可提供多方面信息的端粒檢測方法更應(yīng)成為我們研究的目標(biāo)。

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