Anatomija-Leksikon

Telomeri

opredelitev

Telomeri so del vsake DNK. So na koncih kromosomov in v nobenem primeru ne kodirajo genov. Za razliko od preostalega kromosoma telomeri nimajo dvoverižne DNA. Na voljo so kot en sam pramen.

V nasprotju s preostalo DNK tudi ti ne kažejo velike variabilnosti vrstnega reda baz, temveč so sestavljeni iz ponavljajočih se baznih zaporedij. To je pomembno za izpolnitev njihove funkcije.

Ponavljajoča se zaporedja povzročijo, da se telomeri kromosoma zavijejo tako, da ne dovolijo, da bi enc napadel konec kromosoma. Z vsakim celičnim ciklom pride do krajšanja telomerov, ki jih povzroči celična proliferacija.

Anatomske zapletenosti telomerov

Vsak kromosom je sestavljen iz dveh verig DNA, ki tečeta v različnih smereh, tako imenovani antiparalelni smeri. Na vsaki strani verige DNA je na koncu telomer. Tako so glede na celični cikel na kromosom dve ali štiri telomere. Skupaj je na celico 96 ali 192 telomerov s 46 kromosomi.

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

Namesto tega v telomerah obstaja osnovno zaporedje, ki se ponavlja znova in znova. To zaporedje je sestavljeno iz šestih osnov in ima trikrat gvanin, enkrat adenozin in dvakrat timin. To ponavljajoče se zaporedje na koncu pripelje do osnov telomera, ki tvorijo medsebojno spajanje baz. To vodi do zlaganja koncev in telomeri niso več prisotni kot en sam pramen, temveč kot tuljava. Da se celice med razmnoževanjem razmnožujejo, pa se morajo zloženi telomeri razviti.

Kakšne so funkcije telomerov?

Telomeri imajo v bistvu dve vlogi. Po eni strani so pomembni med običajnim celičnim ciklusom ali med fazo G0. V celicah obstajajo encimi, ki nenehno razgrajujejo DNA. To po eni strani služi za odganjanje vsiljivcev, po drugi strani pa je tudi nezaželeno. To predstavlja izjemen problem za normalno DNA celičnega jedra in lahko povzroči neželene dogodke.

Da se to ne bi zgodilo, obstaja previs, telomer, na eni strani na koncu vsake posamezne verige DNA. Ker je telomoer sestavljen iz baznih zaporedij, ki ne kodirajo proteinov, je samo to zaščita za kodirajočo DNA, saj se najprej razgradi. Poleg tega z zlaganjem telomerov encimi, ki razgrajujejo DNA, težko najdejo točko, na kateri lahko začnejo svojo razgradnjo z zvijanjem prostega konca DNA.Poleg tega zloženi telomeri zagotavljajo vezna mesta za posebne beljakovine. Ti proteini so razmeroma veliki, da zaščitno obkrožajo konec DNA.

Po drugi strani pa so telomeri pomembni med razmnoževanjem, torej med podvajanjem DNA. Zaradi strukture odgovorni encimi ne morejo začeti podvajati DNA na koncu verige DNA. Posledično z vsakim ciklom pride do izgube baznih parov in kromosomi se nenehno krajšajo. Da to ne privede do prezgodnje izgube bistvenih segmentov DNA, se telomeri nahajajo na koncih. Ne nosijo nobenih genetsko pomembnih informacij in lahko brez težav preživijo izgubo nekaj baz.

Tudi ta tema bi vas lahko zanimala: Funkcije celičnega jedra

Bolezni telomerov

Telomeri imajo lahko resne učinke. V primeru takšnega naknadnega učinka je običajno vzrok poškodba DNA, ki kodira beljakovine.

Bolezen telomerov najpogosteje povzroča pomanjkanje beljakovinskih kompleksov (Zavetje), ki se nahajajo okoli telomer ali jih povzroča encim telomeraza. To spodbuja strukturne motnje z zmanjšano zaščito.

Zaradi razmeroma velikega števila kromosomov kategorije bolezni ni mogoče zanesljivo dodeliti telomerni bolezni. To pomeni, da je lahko prizadetih veliko različnih organov.

Telomeropatija

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

Pri telomeropatiji se telomeri običajno skrajšajo do te mere, da je naslednja DNA napadena zaradi pomanjkanja encima telomeraze ali beljakovin, ki tvorijo zavetni kompleks. Včasih to vpliva na DNA, ki kodira beljakovine, zato je v telesu čutiti škodo.

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

Pogostejše telomeropatije vključujejo pljučnico, cirozo jeter ali anemijo in poškodbe kostnega mozga.

Kakšno vlogo imajo telomeri pri staranju?

S staranjem 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 vse celične organele in vsa DNK podvojijo. Ta postopek se imenuje replikacija. V ta namen so v vsaki celici posebni encimi. Vendar pa odgovorni encimi zaradi svoje strukture ne morejo začeti podvajati DNA na koncu vsake verige DNA.

Posledično se z vsakim ciklom izgubijo bazni pari in kromosomi se nenehno krajšajo.

Telomeri se nahajajo na koncih, tako da to ne vodi do zgodnje izgube pomembnih segmentov DNA. Ne nosijo nobenih genetsko pomembnih informacij in lahko brez težav preživijo izgubo nekaj baz. S starostjo pa telomeri ne dosežejo določene dolžine, kar je nevarno in je lahko povezano s poškodbami.

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

Naš naslednji članek bi vas lahko tudi zanimal: Postopek staranja

Kakšno vlogo imajo pri razvoju raka?

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

S krajšimi telomeri se verjetneje razvije rak. Razlog za to je večja verjetnost, da bo napaden del dvojne verige DNA, ki kodira beljakovine in vsebuje gene. Dejavnik tveganja za to so kratki telomeri, ki so prisotni že od rojstva.

Poleg tega je verjetnost nizka raven encima telomeraze in beljakovinskega kompleksa zavetja. Telomeri imajo pomembno vlogo tudi pri že obstoječem raku.

V kontekstu degeneracije celic se poveča rast celic in poveča delitev celic. To vodi do hitrejšega skrajšanja telomerov, zaradi česar je verjetnost nadaljnje degeneracije večja. Celica poskuša na to reagirati z različnimi mehanizmi, vendar je to pri rakavih celicah redko uspešno.

Kaj je telomeraza?

Telomeraza je encim, ki se pojavi v vsaki človeški celici, vendar je 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)
zarodne celice

Pojavlja se predvsem v celičnem jedru, saj je tam kraj njegovega delovanja. Glavna naloga encima je zmanjšati bazno izgubo telomerov DNA na koncu kromosomov med razmnoževanjem. To je bistvenega pomena, saj sicer pri vsaki delitvi celic sorazmerno velika izguba DNA zaradi strukture vodi do zmanjšane življenjske dobe celic.

Je eden redkih encimov, ki ima v ta namen funkcijo reverzne transkriptaze. To pomeni, da lahko iz verige RNA ustvari novo verigo DNA, ki je pravzaprav kopija DNA.

Preostali encimi človeškega telesa nimajo te funkcije. Za to je telomeraza sestavljena iz majhnega odseka RNA, ki služi kot predloga za nov odsek DNA. Za to encim izkoristi dejstvo, da se na telomerah večkrat pojavi zaporedje. Osnovno zaporedje RNA dopolnjuje to ponavljajoče se zaporedje. Nova veriga DNA se doda na konec telomere.

Ali lahko prehrana vpliva na telomere?

Nekateri zdravniki in raziskovalci priznavajo, da prehrana vpliva na telomere. O tem je bilo izvedenih že več študij, nekatere pa so kontroverzne.

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

Prehrana naj temelji na rastlinskih proizvodih, kadar koli je to mogoče. Velik vnos vitaminov, ki preprečujejo oksidativni stres v celicah, je prav tako pomemben za vplivanje na telomere s prehrano. To ima za posledico manjšo škodo na dvojni verigi DNA. Pozitiven učinek naj bi imele tudi maščobne kisline omega-3, ki jih je v mastnih ribah veliko.

Kot pri praktično vseh napovedih tudi prehrana tudi gibanje in manj telesne aktivnosti pozitivno vplivajo na dolžino telomerov, zato morate biti na to pozorni.

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