Anatomija-Leksikon

Telomere

opredelitev

Telomeri so del vsake DNK. So na koncih kromosomov in v nobenem primeru ne kodirajo genov. Za razliko od preostalih kromosomov telomeri nimajo dvoverižne DNK. Na voljo so v enem sklopu.

V nasprotju s preostankom DNK tudi nimajo velike variabilnosti v vrstnem redu baz, ampak so sestavljeni iz ponavljajočih se zaporednih sekvenc. To je pomembno za izpolnitev njihove funkcije.

Zaradi ponavljajočih se sekvenc se telomeri kromosoma zvijajo tako, da ne dovolijo encimu, da bi napadal konec kromosoma. Z vsakim celičnim ciklom se skrajša telomere, ki jih povzroči proliferacija celic.

Anatomske zapletenosti telomerov

Vsak kromosom je sestavljen iz dveh niti DNK, ki tečeta v različnih smereh, tako imenovani protiparalni smeri. Na koncu vsake strani verige DNA se nahaja telomer. Tako glede na celični cikel obstajata dva ali štirje telomeri na kromosomu. Skupaj je na celici 96 ali 192 telomerov s 46 kromosomi.

Če bi se verige DNK preprosto končale na slepo, bi to dalo različnim beljakovinam priložnost, da napadajo DNK. V nasprotju z velikim delom DNK telomeri ne prenašajo nobenih informacij, ki bi bile pomembne za delovanje celic.

Namesto tega je v telomerih osnovno zaporedje, ki se ponavlja vedno znova. To zaporedje je sestavljeno iz šestih baz in ima ganin trikrat, adenozin enkrat in timin dvakrat. To ponavljajoče se zaporedje končno pripelje do podstavkov baz telomerja. To vodi do zgibanja koncev in telomeri niso več prisotni kot en sam pramen, temveč kot tuljava. Da pa se celice med razmnoževanjem razmnožujejo, je potrebno, da se zloženi telomeri odvijejo.

Katere so funkcije telomerov?

Telomere imajo v bistvu dve vlogi. Po eni strani so pomembne med normalnim celičnim ciklom ali med fazo G0. Encimi obstajajo znotraj celic, ki nenehno razgrajujejo DNK. To na eni strani služi preprečevanju vsiljivcev, po drugi strani pa tudi nezaželeno. To predstavlja velik problem za normalno DNK celičnega jedra in lahko vodi do neželenih dogodkov.

Da se to ne bi zgodilo, je na koncu vsakega posameznega sklopa DNA na eni strani prekrivanje telomera. Ker je telomoer sestavljen iz baznih zaporedij, ki ne kodirajo beljakovin, je to samo zaščita za kodirno DNK, saj se najprej razgradi. Poleg tega z zlaganjem telomerov encimi, ki razgrajujejo DNK, težko najdejo točko, na kateri lahko začnejo svojo razgradnjo z zvijanjem prostega konca DNK. Poleg tega zloženi telomeri vežejo posebne proteine. Teh beljakovin je sorazmerno veliko, da zaščitno obkrožajo konec DNK.

Po drugi strani so telomeri pomembni med replikacijo, to je med podvojitvijo DNK. Zaradi svoje strukture odgovorni encimi ne morejo začeti podvajati DNK na koncu verige DNA. Posledično pride do izgube baznih parov z vsakim ciklom in kromosomi se nenehno skrajšajo. Da to ne povzroči prezgodnje izgube bistvenih segmentov DNK, so telomeri nameščeni na koncih. Ne nosijo nobenih genetsko pomembnih informacij in lahko brez težav preživijo izgubo nekaj podlag.

Tudi ta tema bi vas lahko zanimala: Naloge celičnega jedra

Bolezni telomera

Telomeri imajo lahko resne učinke. V primeru takšnega naknadnega učinka je ponavadi škoda kodiranja DNK za beljakovine.

Bolezen telomerov najpogosteje povzroči pomanjkanje beljakovinskih kompleksov (Shelterine), ki se nahajajo okoli telomerov ali jih povzroča encim telomeraza. To spodbuja porušitev konstrukcije z zmanjšano zaščito.

Zaradi relativno velikega števila kromosomov kategorije bolezni ni mogoče zanesljivo pripisati telomerni bolezni. To pomeni, da lahko prizadene veliko različnih organov.

Telomeropatija

Izraz telomeropatija se uporablja za bolezni, ki se pojavijo zaradi poškodovanih telomerov. Telomere bolezen običajno uporabljamo kot enakovreden izraz. Zaradi nepopravljivega vzroka teh bolezni bodo vse telomeropatije kronične.

Pri telomeropatiji se telomeri navadno skrajšajo do te mere, da se naknadna DNA napade zaradi pomanjkanja encima telomeraze ali beljakovin, ki tvorijo zavetniški kompleks. Včasih prizadene DNK, ki kodira beljakovine, zato lahko v telesu čutimo škodo.

Telomeropatije vključujejo veliko število bolezni, ki niso zelo značilne za telomeropatije. To pomeni, da so simptomi zelo raznoliki in imajo pogosto druge vzroke. Resnost bolezni je tudi zelo različna in kronični potek s simptomi je lahko močan ali šibek.

Pogostejše telomeropatije vključujejo pljučnico, cirozo jeter ali slabokrvnost ter poškodbe kostnega mozga.

Kakšno vlogo igrajo telomeri pri staranju?

S starostjo se potrebe človeškega telesa po novih celicah nadaljujejo. Med drugim je to potrebno za vzdrževanje procesov v posameznih celicah različnih organov.

Te nove celice nastanejo z delitvijo celic (Mitoza) kot del celičnega cikla. Pred delitvijo se podvojijo vse celične organele in celotna DNK. Ta postopek se imenuje replikacija. Za to obstajajo posebni encimi v vsaki celici. Vendar odgovorni encimi zaradi svoje strukture ne morejo začeti podvojiti DNK na koncu vsakega verige DNK.

Posledično pride do izgube baznih parov z vsakim ciklom in kromosomi se nenehno skrajšajo.

Telomere so nameščene na koncih, tako da to ne povzroči zgodnje izgube pomembnih segmentov DNK. Ne nosijo nobenih genetsko pomembnih informacij in lahko brez težav preživijo izgubo nekaj podlag. S starostjo pa telomeri padejo pod določeno dolžino, kar je nevarno in je verjetno povezano s poškodbo.

To vodi bodisi do nepovratne zaustavitve celičnega cikla, do staranja ali do načrtovane smrti celice. Tako telo nenehno izgublja potencial za obnovo in se stara.

Naslednji članek bi vas lahko tudi zanimal: Postopek staranja

Kakšno vlogo igrajo pri razvoju raka?

Telomeri lahko igrajo tudi bistveno vlogo pri razvoju raka. Pogosteje pa je vzrok raka mutacija znotraj niti DNK. Pri razvoju raka pa ima skrajšanje vlogo kot pri staranju.

S krajšimi telomeri se bolj verjetno razvije rak. Razlog za to je, da obstaja večja verjetnost, da bo napaden del dvojnega niza DNK, ki kodira beljakovine in vsebuje gene. Dejavnik tveganja za to so kratki telomeri, ki so prisotni že od rojstva.

Poleg tega so nizke ravni encima telomeraze in proteinsko kompleksnega proteina bolj verjetno. Tudi telomeri igrajo pomembno vlogo pri že obstoječem raku.

Ko se celice degenerirajo, pride do povečane rasti celic in večje delitve celic. To vodi do hitrejšega skrajšanja telomer, zaradi česar je nadaljnja degeneracija verjetnejša. Celica poskuša na to reagirati z različnimi mehanizmi, pri rakavih celicah pa je to le redko uspešno.

Kaj je telomeraza?

Telomeraza je encim, ki se pojavlja v vsaki človeški celici, vendar ga ni mogoče zaznati v vseh celicah. Telomeraza je še posebej aktivna v naslednjih celicah:

Celice kostnega mozga
Stebelna celica
Zarodne celice (Predhodniki semenčic in jajčnih celic)
embrionalne celice

Pojavi se predvsem v celičnem jedru, saj je tu njegovo mesto delovanja. Glavna naloga encima je zmanjšati osnovno izgubo telomerov DNK na koncu kromosomov med replikacijo. To je bistvenega pomena, saj v nasprotnem primeru z vsako delitvijo celic relativno velika izguba DNK zaradi strukture vodi do skrajšane življenjske dobe celic.

Je eden redkih encimov, ki ima v ta namen funkcijo povratne transkriptaze. To pomeni, da lahko ustvari nov niz DNK iz niti RNA, ki je dejansko kopija DNK.

Preostali encimi v človeškem telesu nimajo te funkcije. Za to telomerazo sestavlja majhen odsek RNA, ki služi kot predloga za nov odsek DNK. V ta namen encim izkoristi dejstvo, da se na telomerih večkrat pojavi zaporedje. Osnovno zaporedje RNA dopolnjuje to ponavljajoče se zaporedje. Na koncu telomera se doda nov niz DNK.

Ali lahko prehrana vpliva na telomere?

Nekateri medicinski strokovnjaki in raziskovalci so ugotovili, da prehrana vpliva na telomere. Glede tega je bilo že izvedenih več raziskav, nekatere pa so sporne.

Zdrava prehrana naj bi povečala aktivnost telomeraze, tako da se skrajšanje telomerov med delitvijo celic zgodi počasneje. Poleg tega bi morali telomeri celo podaljšati zaradi visoke aktivnosti telomeraze.

Kadar je le mogoče, mora dieta temeljiti na rastlinskih izdelkih. Velik vnos vitaminov, ki ustavljajo oksidativni stres v celicah, je pomemben tudi za vpliv na telomere s prehrano. To ima za posledico manjše poškodbe dvojnega niza DNK. Omega-3 maščobne kisline, ki jih je veliko v maščobnih ribah, naj bi imele tudi pozitiven učinek.

Kot pri praktično vseh napovedih poleg prehrane tudi vadba in manj telesne aktivnosti pozitivno vpliva na dolžino telomer, zato morate biti pozorni tudi na to.

Podrobnejše informacije o tej temi si lahko preberete pod: Proti staranju in prehrani