Anatomia-Leksykon

Telomery

definicja

Telomery są częścią każdego DNA. Znajdują się na końcach chromosomów iw żadnym wypadku nie kodują genów. W przeciwieństwie do reszty chromosomu, telomery nie mają dwuniciowego DNA. Są dostępne jako pojedyncza nić.

W przeciwieństwie do reszty DNA, nie wykazują również dużej zmienności w kolejności zasad, ale składają się z powtarzających się sekwencji zasad. Jest to ważne dla wypełniania ich funkcji.

Powtarzające się sekwencje powodują, że telomery chromosomu zwijają się w taki sposób, że nie pozwalają enzymowi zaatakować końca chromosomu. Z każdym cyklem komórkowym następuje skrócenie telomerów spowodowane proliferacją komórek.

Anatomiczne zawiłości telomerów

Każdy chromosom składa się z dwóch nici DNA, które biegną w różnych kierunkach, tak zwanym kierunku antyrównoległym. Po każdej stronie nici DNA na końcu znajduje się telomer. Tak więc, w zależności od cyklu komórkowego, na chromosom przypadają dwa lub cztery telomery. W sumie jest 96 lub 192 telomerów na komórkę z 46 chromosomami.

Gdyby nici DNA po prostu kończyły się na ślepo, dałoby to różnym białkom możliwość ataku na DNA. W przeciwieństwie do dużej części DNA telomery nie niosą żadnych informacji, które są ważne dla funkcjonowania komórek.

W telomerach istnieje raczej sekwencja zasad, która jest powtarzana w kółko. Ta sekwencja składa się z sześciu zasad i zawiera trzy razy guaninę, raz adenozynę i dwukrotnie tyminę. Ta powtarzalna sekwencja ostatecznie prowadzi do podstaw telomeru tworzących ze sobą pary zasad. Prowadzi to do zagięcia końców, a telomery nie są już obecne jako pojedyncza nić, ale jako cewka. Jednak aby komórki rozmnażały się podczas replikacji, konieczne jest rozwinięcie sfałdowanych telomerów.

Jakie są funkcje telomerów?

Telomery mają zasadniczo dwie role. Z jednej strony są ważne podczas normalnego cyklu komórkowego lub w fazie G0. W komórkach znajdują się enzymy, które nieustannie rozkładają DNA. Służy to z jednej strony do odstraszania intruzów, ale z drugiej jest również niepożądane. Stanowi to ogromny problem dla normalnego DNA jądra komórkowego i może prowadzić do niepożądanych zdarzeń.

Aby temu zapobiec, po jednej stronie na końcu każdej pojedynczej nici DNA znajduje się nawis, telomer. Ponieważ telomoer składa się z sekwencji zasad, które nie kodują białek, samo to stanowi ochronę dla kodującego DNA, ponieważ najpierw ulega rozpadowi. Ponadto, zwijając telomery, enzymy degradujące DNA mają trudności ze znalezieniem punktu, w którym mogą rozpocząć degradację poprzez zawijanie wolnego końca DNA.Ponadto pofałdowane telomery zapewniają miejsca wiązania dla specjalnych białek. Te białka są stosunkowo duże, aby ochronnie otaczać koniec DNA.

Z drugiej strony telomery są ważne podczas replikacji, czyli podczas duplikacji DNA. Ze względu na strukturę odpowiedzialne enzymy nie mogą rozpocząć podwajania DNA na końcu nici DNA. W rezultacie następuje utrata par zasad z każdym cyklem, a chromosomy stale się skracają. Aby nie prowadziło to do przedwczesnej utraty niezbędnych segmentów DNA, telomery znajdują się na końcach. Nie niosą żadnych genetycznie ważnych informacji i mogą bez problemu przetrwać utratę kilku zasad.

Ten temat również może Cię zainteresować: Funkcje jądra komórkowego

Choroby telomerów

Telomery mogą mieć poważne skutki. W przypadku takiego późniejszego efektu zwykle przyczyną jest uszkodzenie DNA kodującego białka.

Choroba telomerów jest najczęściej spowodowana niedoborem kompleksów białkowych (Shelterine), które znajdują się wokół telomerów lub są spowodowane przez enzym telomerazę. Sprzyja to zakłóceniom strukturalnym poprzez zmniejszoną ochronę.

Ze względu na stosunkowo dużą liczbę chromosomów nie można wiarygodnie przypisać kategorii chorób do choroby telomerycznej. Oznacza to, że może to dotyczyć wielu różnych narządów.

Telomeropatia

Termin telomeropatia jest używany w odniesieniu do chorób, które występują z powodu uszkodzonych telomerów. Choroba telomerowa jest zwykle używana jako termin równoważny. Z powodu nieodwracalnej przyczyny tych chorób wszystkie telomeropatie będą przewlekłe.

W telomeropatii telomery są zwykle skracane do tego stopnia, że następny DNA jest atakowany z powodu braku enzymu telomerazy lub białek tworzących kompleks schronienia. Czasami wpływa to na DNA kodujące białka, więc uszkodzenie można odczuć w organizmie.

Telomeropatie obejmują dużą liczbę chorób, które nie są specyficzne dla telomeropatii. Oznacza to, że objawy są bardzo zróżnicowane i często mają inne przyczyny. Stopień nasilenia choroby jest również bardzo różny, a przebieg przewlekły z objawami może być silny lub słaby.

Bardziej powszechne telomeropatie obejmują zapalenie płuc, marskość wątroby lub anemię i uszkodzenie szpiku kostnego.

Jaką rolę odgrywają telomery w procesie starzenia?

Wraz z wiekiem organizm ludzki nadal potrzebuje nowych komórek. Jest to konieczne między innymi do utrzymania procesów zachodzących w poszczególnych komórkach różnych narządów.

Te nowe komórki są tworzone przez podział komórek (Mitoza) jako część cyklu komórkowego. Przed podziałem wszystkie organelle komórkowe i całe DNA są podwojone. Ten proces nazywa się replikacją. W tym celu w każdej komórce znajdują się określone enzymy. Jednak ze względu na swoją strukturę odpowiedzialne enzymy nie mogą rozpocząć podwajania DNA na końcu każdej nici DNA.

W rezultacie następuje utrata par zasad z każdym cyklem, a chromosomy stale się skracają.

Telomery znajdują się na końcach, więc nie prowadzi to do wczesnej utraty ważnych segmentów DNA. Nie niosą żadnych genetycznie ważnych informacji i mogą bez problemu przetrwać utratę kilku zasad. Jednak wraz z wiekiem telomery nie osiągają pewnej długości, co jest niebezpieczne i potencjalnie wiąże się z uszkodzeniem.

Prowadzi to do nieodwracalnego zatrzymania cyklu komórkowego, starzenia lub planowanej śmierci komórki. W ten sposób organizm stale traci swój potencjał odnowy i starzeje się.

Nasz następny artykuł również może Cię zainteresować: Proces starzenia

Jaką rolę odgrywają w rozwoju raka?

Telomery mogą również odgrywać istotną rolę w rozwoju raka. Częściej jednak przyczyną raka jest mutacja w obrębie nici DNA. Jednak w rozwoju raka tłuszcz piekarski odgrywa rolę, podobnie jak w przypadku starzenia.

Przy krótszych telomerach prawdopodobieństwo rozwoju raka jest większe. Powodem tego jest większe prawdopodobieństwo, że część podwójnej nici DNA, która koduje białka i zawiera geny, zostanie zaatakowana. Czynnikiem ryzyka są krótkie telomery, które są obecne już od urodzenia.

Ponadto niskie poziomy enzymu telomerazy i kompleksu białek schronienia powodują, że jest to bardziej prawdopodobne. Telomery odgrywają również ważną rolę we wcześniej istniejących nowotworach.

W kontekście degeneracji komórek następuje wzmożony wzrost komórek i wzmożony podział komórek. Prowadzi to do szybszego skrócenia telomerów, co zwiększa prawdopodobieństwo dalszej degeneracji. Komórka próbuje na to zareagować poprzez różne mechanizmy, ale rzadko udaje się to w komórkach nowotworowych.

Co to jest telomeraza?

Telomeraza to enzym występujący w każdej komórce człowieka, ale nie we wszystkich komórkach. Telomeraza jest szczególnie aktywna w następujących komórkach:

Komórki szpiku kostnego
Komórki macierzyste
Komórki zarodkowe (Prekursory plemników i komórek jajowych)
komórki embrionalne

Występuje głównie w jądrze komórkowym, ponieważ jest to miejsce jego działania. Głównym zadaniem enzymu jest zminimalizowanie utraty zasad telomerów DNA na końcach chromosomów podczas replikacji. Jest to niezbędne, ponieważ w przeciwnym razie przy każdym podziale komórki stosunkowo duża utrata DNA, ze względu na strukturę, prowadzi do skrócenia żywotności komórek.

Jest to jeden z nielicznych enzymów pełniących w tym celu funkcję odwrotnej transkryptazy. Oznacza to, że może wygenerować nową nić DNA z nici RNA, która w rzeczywistości jest kopią DNA.

Reszta enzymów ludzkiego ciała nie pełni tej funkcji. W tym celu telomeraza składa się z małego odcinka RNA, który służy jako matryca dla nowej części DNA. Aby to zrobić, enzym wykorzystuje fakt, że sekwencja występuje wielokrotnie w telomerach. Sekwencja zasad RNA jest komplementarna do tej powtarzającej się sekwencji. Nowa nić DNA jest dodawana na końcu telomeru.

Czy dieta może wpływać na telomery?

Niektórzy lekarze i badacze uznają, że dieta wpływa na telomery. Przeprowadzono już kilka badań na ten temat, ale niektóre z nich są kontrowersyjne.

Zdrowa dieta powinna zwiększać aktywność telomerazy, tak aby skracanie telomerów podczas podziału komórki następowało wolniej. Ponadto telomery powinny nawet być zdolne do wydłużania się ze względu na wysoką aktywność telomerazy.

W miarę możliwości dieta powinna być oparta na produktach pochodzenia roślinnego. Wysokie spożycie witamin, które przeciwdziałają stresowi oksydacyjnemu w komórkach, jest również ważne dla wpływania na telomery poprzez dietę. Skutkuje to mniejszym uszkodzeniem podwójnej nici DNA. Mówi się, że kwasy tłuszczowe omega-3, które są obfite w tłustych rybach, mają również pozytywny wpływ.

Jak w przypadku praktycznie wszystkich prognoz poza dietą, ćwiczenia i mniejsza aktywność fizyczna mają również pozytywny wpływ na długość telomerów, dlatego warto na to zwrócić uwagę.

Więcej szczegółowych informacji na ten temat można znaleźć w sekcji: Anti-aging i odżywianie