端粒（telomere）是位于真核细胞线性染色 体末端的一种特殊结构，参与细胞的衰老、凋亡 和永生化。它能使染色体末端免受核酸酶的降解 和DNA损伤反应的激活，从而防止染色体发生 融合，维持染色体的完整与稳定^[1]。端粒主要由 端粒DNA和多种端粒结合蛋白（telomere-binding protein,TBP）组成，其中，端粒结合蛋白对于 端粒稳态的维持至关重要，既往研究普遍认为哺 乳动物的核心端粒结合蛋白与酵母不同，分别为 shelterin （TRF1、 TRF2、 TIN2、 Rap1、 TPP1和 POT1）复合体^[2]和CST（Cdc13、 Stn1和 Ten1）复 合体^[3]。然而，最近研究发现CST复合体也同样存 在于多细胞真核生物中，该复合体与端粒的稳定 与维持密切相关。这一发现揭示了端粒结构和功 能的复杂性，也使得CST复合体有望成为人类肿瘤 防治的新靶标。 1 人CST复合体的结构

既往研究认为CST复合体仅存在于酵母中， 通过其亚单位Cdc13特异性地结合于端粒单链DNA 上，与位于端粒双链DNA的shelterin样（Rap1- Rif1-Rif2）复合体共同维持端粒的结构与功能^[4]。 结构分析显示CST复合体包含有六个寡核苷酸/低 聚糖结合（oligonucleotide/oligosaccharide-binding,OB）折叠域^[5]。其三个亚单位正是通过OB折叠域 相互作用形成复合体结构并且识别单链DNA。不 同于酵母CST复合体，在高等真核生物细胞中， shelterin复合体结合于端粒的单链及双链DNA上， 例如TRF1和TRF2结合于端粒双链DNA，而POT1 结合于端粒单链DNA^[2]。

最近，研究者在拟南芥属（Arabidopsis）植物 和哺乳动物细胞中也发现了CST复合体的存在^{[6, 7]}。 它们以CTC1-STN1-TEN1的顺序形成一个三聚体 复合物，而CTC1与TEN1之间没有相互作用；大 约有20%的CST复合体以非序列特异性的方式结合 于端粒单链DNA，其余部分则游离于细胞核，它 们在端粒部位和非端粒部位的分布差异并不受细 胞周期的影响^[8]。此外，酵母Cdc13与高等真核生 物细胞中的POT1之间缺乏序列相似性，但它们的 OB折叠域的结构是相似的，这提示POT1是Cdc13 的功能性同源物^[9]。 2 人CST复合体的功能 2.1 人CST复合体与端粒酶

端粒酶是肿瘤最具特征性的标志之一，大约 在85%以上的人类肿瘤细胞中能够检测到端粒酶 的存在^[10]。在人类S期肿瘤细胞中，端粒酶可以与 shelterin复合体中的TPP1结合，经过每一轮延伸过 程，能够将约60个核苷酸加至端粒末端，进而阻 碍端粒的缩短^{[11, 12]}。Chen等^[13]研究发现人胚肾细胞 HEK293T中的CST复合体能够竞争POT1-TPP1的 端粒结合位点，阻碍端粒酶与TPP1的结合，从而 抑制端粒酶的活性。Bryan等^[14]指出人STN1-TEN1 能形成亚复合体，后者也能下调端粒酶的活性。 由此可见，人CST复合体在肿瘤形成中起了重要的 作用。 2.2 人CST复合体与端粒维持

端粒功能的维持与端粒长度和端粒结构密切 相关。诱导端粒功能失调的机制主要有：（1）失 活的端粒结合蛋白可以破坏端粒的功能，这些功 能异常的端粒可以作为DNA损伤修复反应的识别 底物，通过非同源性末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）修复机制引起染色体末端 发生融合^[15]，后者在细胞有丝分裂过程中发生断 裂、产生畸变，从而引起染色体的不稳定和细胞 的衰老死亡；（2）端粒酶RNA突变等原因引起的 端粒序列的改变，这些突变的端粒无法像正常端 粒一样募集端粒结合蛋白^[16]；（3）端粒的缩短使 得端粒结合蛋白的可结合位点减少^[16]。以上三种机制都与端粒结合蛋白密切相关。它们通过非特 异性的空间效应以及特异性地与端粒酶结合来调 节端粒酶的活性^[17]。Levy等^[18]在3 417名志愿者全 基因组中寻找与白细胞端粒长度变异相关的SNPs （single nucleotide polymorphisms）易感基因，结果 证实STN1基因具有显著的相关性，过表达STN1的 细胞会出现端粒的延长。一项对人类全基因组的荟 萃分析指出：CTC1是调节人端粒稳态的基因^[19]。 此外，通过RNAi抑制人CTC1的表达能够引起端粒 的功能失调，表现为DNA损伤反应的触发、染色 质桥的形成、端粒G-尾的增加以及散在的端粒丢 失等^[7]。

由于CST复合体在端粒上的定位没有序列特 异性，研究人员推测它与端粒的结合可能依赖于 shelterin复合体的亚单位（POT1）或者其他尚未 证实的端粒结合蛋白^[8]。他们在POT1突变的HeLa 细胞中观察到了与端粒DNA结合的Ctc1和Stn1， 且POT1突变会引起端粒部位DNA损伤灶TIFs （telomere dysfunction-induced foci）的形成，而在 POT1/STN1双突变株中，TIFs的增加更为明显。 这一结果说明CST复合体与端粒的结合并不依赖 POT1，且它与POT1共同参与端粒功能的保护。此 外，在人HTC75细胞中发现的STN1与TPP1蛋白存 在相互作用，说明TPP1作为端粒酶和CST复合体 的枢纽参与了端粒的维持^[20]。因此，以上研究提 示人CST与shelterin复合体共定位于端粒，两者相 互协调保护端粒的完整与稳定。 2.3 人CST复合体与端粒复制

人端粒DNA为富含鸟嘌呤的TTAGGG重复 序列，故称为G链；G链的3’末端还有一段长约 50~500个核苷酸的单链DNA，称为G尾。这一突 出的3’末端能够伸入端粒双链DNA中形成一个“t 环”套索样结构。端粒DNA的复制包括以下过程： 复制叉沿着双链DNA移动、DNA末端的处理、 3’悬垂结构的生成、t环的形成、端粒结合蛋白的 结合以及端粒酶的募集与活化^[21]。由于端粒序列 的重复性特征及其形成二级结构的潜在可能，因 此，除了常见的复制机制外，还需要其他蛋白以 保证端粒的有效复制。这些蛋白包括TRF1、WRN 复合体、核酸酶FEN1和CST复合体等^{[22, 23]}，去除 其中任一蛋白将引起端粒长度的丢失和/或端粒结 构的改变。

最近有研究指出，人CTC1/STN1复合体分别 与DNA聚合酶-α辅助因子(alpha-accessory factor, AAF)的亚单位AAF-44和AAF-132相对应，AAF具有活化DNA聚合酶-α/引物酶的作用^[24]。人STN1和 TEN1参与了端粒复制和全基因组复制叉阻滞后的 复制重启^{[25, 26]}。 3 人CST复合体与临床 3.1 人CST复合体与疾病

人CTC1突变会引起一种罕见的人类遗传疾 病——Coats plus综合症，以消化道和神经系统的 缺陷、持续的DNA损伤反应以及端粒缩短为典型 特征^{[27, 28]}。这可能与CTC1突变引起DNA代谢异常 和端粒功能失调有关。 3.2 人CST复合体与肿瘤放射治疗

放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一，约 三分之二的恶性肿瘤患者需要在治疗的不同阶段 接受放疗。然而，由于肿瘤内在放射抗拒导致的 肿瘤残存或复发是放疗失败的主要原因。大量研 究表明：端粒与肿瘤细胞放射敏感度密切相关， 端粒长度和端粒结合蛋白丰度是评价肿瘤细胞放 射敏感性的标志^{[29, 30, 31]}。由于干扰人CTC1的表达能 够引起端粒的丢失，这也提示CST复合体可能成为 肿瘤放射增敏的新靶点。 3.3 人CST复合体与肿瘤化学治疗

化疗是恶性肿瘤重要的全身治疗方法，其应 用在一定程度上能够抑制肿瘤的生长、复发和转 移。但近年来，肿瘤细胞耐药性及其多药耐药的 产生严重影响了化疗的总体疗效。其机制不仅和 药物被泵出细胞外有关，还与许多基因或蛋白的 表达密切相关。研究者通过过表达或干扰胃癌细 胞株端粒结蛋白TRF2后，可以增强或部分逆转细 胞的耐药表型，说明TRF2参与了胃癌细胞株耐药 性的产生^[32]。因此，探究人CST复合体与肿瘤化疗 耐药的关系可能有助于揭示肿瘤耐药的潜在作用 机制。 4 总结

近几年来，端粒结合蛋白CST复合体受到了越 来越多研究者的关注，它与shelterin复合体共同定 位于端粒的现象揭示了端粒生物学的复杂性。以 上大量研究表明CST复合体在端粒维持、染色体 末端保护、细胞凋亡及永生化等方面起了重要的 作用，但这些作用的具体分子机制尚不明确。此 外，目前这些研究结果还仅限于基础研究，其潜 在的临床应用价值仍有待进一步探究。因此，对 CST复合体的功能及其作用机制的深入研究可能有 助于揭示细胞的衰老机制，有助于探讨人类肿瘤的形成与进展机制，有助于评估不同肿瘤病人对 治疗的反应性差异，从而为临床采取更为有效的 个体化治疗方案提供重要的理论依据。