Telomerai: kas tai, funkcija ir telomerazės vaidmuo ląstelių dalijimosi
Telomerai: sužinokite jų funkciją, kaip telomerazė atnaujina DNR ir kodėl tai lemiama ląstelių dalijimuisi, sveikatai bei senėjimo procesams.
Telomeras – tai DNR sritis chromosomos gale. Jos funkcija – apsaugoti chromosomos galą nuo gedimo, netvarkingų rekombinacijų ir susijungimo su kitomis chromosomomis. Telomerų dėka genetinė informacija vidurinėse chromosomos dalyse lieka saugi, net kai vyksta daugybinis ląstelių dalijimasis.
Ką sudaro telomerai ir kodėl jie trumpėja?
Telomerai sudaryti iš trumpų, pasikartojančių DNR sekų (žmonėms dažniausiai – TTAGGG pakartojimai) ir susijusių baltymų kompleksų, kurie kartu formuoja struktūras, saugančias chromosomos galą (pvz., T-loop). Per ląstelės dalijimosi procesą, replikacijos fermentai („fermentai“), daugindami DNR, nevisiškai kopijuoja chromosomų galus – tai vadinama pabaigos replikacijos problema. Dėl to kiekvienu ląstelės dalijimosi ciklu telomerai trumpėja; be apsauginio telomerų sluoksnio transkripcijos arba repara-cijos mechanizmų, ląstelės prarastų svarbią genetinę informaciją.
Telomerazė – papildymas trumpėjantiems telomerams
Telomerai veikia kaip vienkartiniai buferiai, blokuojantys chromosomų galus nuo praradimo. Juos „atnaujina“ fermentas telomerazė, kuri yra atvirkštinė transkriptazė. Telomerazė turi savą RNR šabloną, kuriuo prideda telomerinius pakartojimus prie chromosomų galo, taip pratęs-dama telomerą ir leidžiant ląstelei dalytis daugiau kartų.
Telomerazė yra aktyvi embrioninėse ląstelėse, daugelyje kamieninių ląstelių ir lytiniuose audiniuose (germ cells), tačiau daugumoje suaugusių audinių jos aktyvumas yra mažas arba jo nėra. Kai kurios ląstelės naudoja alternatyvius mechanizmus (ALT – alternative lengthening of telomeres), grindžiamus homologine rekombinacija, kad palaikytų telomerų ilgį.
Telomerų trumpėjimas, senėjimas ir vėžys
Ilgėjant telomerų trumpėjimui, pasiekiamas slenkstis, po kurio ląstelė pereina į senescenciją (negrįžtamą dalijimosi sustabdymą) arba aktyvuojama programinė mirtis (apoptozė). Tai veikia kaip apsauginis mechanizmas nuo nenormalaus dalijimosi ir genomo instabilumo. Tačiau vėžio ląstelės dažnai reaktivuoja telomerazę arba įjungia ALT mechanizmus, kas leidžia joms „apeiti“ senėjimo ribas ir neribotai daugintis. Manoma, kad didžioji dalis žmogaus navikų turi padidintą telomerazės aktyvumą.
Klinikinė reikšmė ir tyrimai
- Telomerų ilgis yra tyrimų objektas kaip galimas biologinio amžiaus ar ląstelinės senėjimo žymuo; matavimo metodai apima qPCR, TRF (Southern blot) ir Q-FISH.
- Genetinės ligos, susijusios su sutrikusia telomerų priežiūra (pvz., dyskeratosis congenita), pasireiškia kraujo audinių nepakankamumu, plaučių fibrozėmis ir kitais simptomais.
- Telomerazė yra svarbi taikinys vėžio terapijoje: kuriami telomerazės inhibitoriai (pvz., imetelstat) ir kiti metodai, siekiantą apriboti navikų ląstelių gebėjimą palaikyti telomerus. Tyrimai taip pat tiria galimybę saugiai stimuliuoti telomerazės aktyvumą tam tikrose degeneracinėse ligose ar kamieninių ląstelių terapijoje.
Mokslinių atradimų svarba
Australė Elizabeth Blackburn ir amerikiečiai Carol Greider bei Jackas Szostakas 2009 m. gavo Nobelio fiziologijosar medicinospremiją už darbą apie telomerus ir telomerazę. Jų tyrimai atvėrė naujas vystymosi, senėjimo ir vėžio biologijos sritis bei paskatino intensyvius klinikinius tyrimus.
Apibendrinant: telomerai yra esminė chromosomų apsauga, telomerazė – pagrindinis mechanizmas, kuris gali atkurti prarastus pakartojimus; šių sistemų pusiausvyra lemia ląstelių gyvavimo trukmę, audinių funkcionavimą ir ligų riziką. Tolimesni tyrimai aiškins, kaip saugiai moduliuoti telomerų ilgį siekiant sveikatos pagerinimo ir efektyvesnių terapijų.
Žmogaus chromosomos (pilka spalva), kurias gaubia telomerai (balta spalva)
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra telomeras?
A.: Telomeras - tai chromosomos gale esanti DNR sritis, kuri apsaugo chromosomą nuo gedimo ar susiliejimo su kitomis chromosomomis.
K: Kokia telomeros struktūra?
A: Telomeras sudaro pasikartojančios DNR sekos, vadinamos "pasikartojančia DNR".
K: Kodėl telomerai yra svarbūs?
A: Telomerai apsaugo chromosomose esančią informaciją nuo praradimo dalijantis ląstelėms.
K: Kas atsitinka, kai ląstelės dalijasi be telomerų?
A: Jei ląstelės dalytųsi be telomerų, jos prarastų chromosomų galus ir juose esančią informaciją.
K.: Kaip telomerai perkuriami?
A.: Telomerus atkuria fermentas, vadinamas telomerazės atvirkštine transkriptaze.
K: Kas 2008 m. gavo Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją už darbą telomerų srityje?
A: 2008 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją už darbą apie telomerus gavo australė Elizabeth Blackburn ir amerikiečiai Carol Greider bei Jackas Szostakas.
K: Kaip tekste apibūdinamos telomeros?
A: Telomerai apibūdinami kaip vienkartiniai buferiai, kurie blokuoja chromosomų galus.
Ieškoti