Анатомия-Лексикон

Теломерите

дефиниция

Теломерите са част от всяко ДНК. Те са в краищата на хромозомите и в никакъв случай не кодират гени. За разлика от останалата част от хромозомата, теломерите нямат двуверижна ДНК. Предлагат се като единичен кичур.

За разлика от останалата част от ДНК, те също нямат висока променливост в реда на базите, а се състоят от повтарящи се базови последователности. Това е важно за изпълнението на тяхната функция.

Поради повтарящите се последователности теломерите на хромозомата се извиват по такъв начин, че не позволяват на ензим да атакува хромозомния край. С всеки клетъчен цикъл има съкращаване на теломерите, причинено от клетъчната пролиферация.

Анатомични тънкости на теломерите

Всяка хромозома се състои от две нишки ДНК, които протичат в различни посоки, така наречената антипаралелна посока. Теломер е разположен в края на всяка страна на ДНК верига. По този начин, в зависимост от клетъчния цикъл, има или два, или четири теломера на хромозома. Общо има 96 или 192 теломера на клетка с 46 хромозоми.

Ако нишките на ДНК просто завършат сляпо, това би дало възможност на различни протеини да атакуват ДНК. За разлика от голяма част от ДНК, теломерите не носят информация, която е важна за функцията на клетките.

По-скоро в теломерите има основна последователност, която се повтаря отново и отново. Тази последователност се състои от шест бази и има гуанин три пъти, аденозин веднъж и тимин два пъти. Тази повтаряща се последователност в крайна сметка води до основите на теломерната база, сдвоена помежду си. Това води до сгъване на краищата и теломерите вече не присъстват като единична жилка, а като намотка. За да се размножават клетките по време на репликация, е необходимо сгънатите теломери да се разгънат.

Какви са функциите на теломерите?

Теломерите по същество имат две роли. От една страна, те са важни по време на нормалния клетъчен цикъл или по време на фазата G0. Вътре в клетките съществуват ензими, които непрекъснато разграждат ДНК. Това служи от една страна за предпазване от натрапници, но от друга страна също е нежелателно. Това създава огромен проблем за нормалната ДНК на клетъчното ядро и може да доведе до нежелани събития.

За да се предотврати това да се случи, в края на всяка отделна верига ДНК има надвес, теломерата. Тъй като теломоерът се състои от основни последователности, които не кодират протеини, това само е защита за кодиращата ДНК, тъй като първо се разгражда. Освен това, чрез сгъване на теломерите, разграждащите ДНК ензими затрудняват намирането на точка, в която те могат да започнат разграждането си чрез свиване на свободния край на ДНК. В допълнение, сгънатите теломери осигуряват места за свързване на специални протеини. Тези протеини са сравнително големи, за да защитят защитния край на ДНК.

От друга страна, теломерите са важни по време на репликацията, т.е. по време на удвояването на ДНК. Поради своята структура, отговорните ензими не могат да започнат да удвояват ДНК в края на веригата на ДНК. В резултат на това има загуба на базови двойки с всеки цикъл и хромозомите непрекъснато се скъсяват. За да не се стигне до преждевременна загуба на основните ДНК сегменти, теломерите са разположени в краищата. Те не носят никаква генетично важна информация и могат да преживеят загуба от няколко основи без никакви проблеми.

Тази тема би могла да ви интересува: Задачи на клетъчното ядро

Болести на теломерите

Теломерите могат да имат сериозни ефекти. В случай на такъв последващ ефект обикновено причината е увреждането на кодирането на ДНК за протеини.

Болестта на теломерите най-често се причинява от дефицит на протеинови комплекси (Shelterine), които са разположени около теломерите или са причинени от ензима теломераза. Това насърчава разрушаване на конструкцията чрез намалена защита.

Поради относително големия брой хромозоми, категория заболявания не може надеждно да бъде причислена към теломерна болест. Това означава, че могат да бъдат засегнати много различни органи.

Telomeropathy

Терминът теломеропатия се използва за заболявания, които възникват поради увредени теломери. Теломерната болест обикновено се използва като еквивалентен термин. Поради необратимата причина за тези заболявания, всички теломеропатии ще бъдат хронични.

При теломеропатия теломерите обикновено се съкращават до такава степен, че последващата ДНК се атакува поради липса на ензимната теломераза или протеините, които образуват шелтериновия комплекс. Понякога ДНК, която кодира протеини, е засегната, така че увреждането може да се усети в тялото.

Теломеропатиите включват голям брой заболявания, които не са много специфични за теломеропатиите. Това означава, че симптомите са много разнообразни и често имат други причини. Тежестта на заболяването също е много различна и хроничният ход със симптомите може да бъде силен или слаб.

По-често срещаните теломеропатии включват пневмония, цироза на черния дроб или анемия и увреждане на костния мозък.

Каква роля играят теломерите при стареене?

С напредване на възрастта нуждата на човешкото тяло от нови клетки продължава. Освен всичко друго, това е необходимо за поддържане на процесите в отделните клетки на различните органи.

Тези нови клетки са създадени чрез делене на клетки (митоза) като част от клетъчния цикъл. Преди деленето всички клетъчни органели и цялата ДНК се удвояват. Този процес се нарича репликация. За това съществуват специфични ензими във всяка клетка. Въпреки това, поради своята структура, отговорните ензими не могат да започнат да удвояват ДНК в края на всяка верига ДНК.

В резултат на това има загуба на базови двойки с всеки цикъл и хромозомите непрекъснато се скъсяват.

Теломерите са разположени в краищата, така че това да не доведе до ранна загуба на важни ДНК сегменти. Те не носят никаква генетично важна информация и могат да преживеят загуба от няколко основи без никакви проблеми. Със старостта обаче теломерите падат под определена дължина, което е опасно и потенциално свързано с увреждане.

Това води или до необратимо спиране на клетъчния цикъл, до стареене или до планирана смърт на клетката. Така тялото непрекъснато губи потенциала си за обновяване и то остарява.

Следващата ни статия също може да ви представлява интерес: Процес на стареене

Каква роля играят те в развитието на рака?

Теломерите също могат да играят съществена роля за развитието на рак. По-често обаче причината за рака е мутация в рамките на ДНК веригата. За развитието на рак обаче съкращаването играе роля като при стареенето.

При по-къси теломери е по-вероятно да се развие рак. Причината за това е, че има по-голяма вероятност частта от ДНК двойната верига, която кодира протеини и съдържа гени, да бъде атакувана. Рисковият фактор за това са къси теломери, които вече присъстват от раждането.

В допълнение, ниските нива на ензима теломераза и протеиновия комплекс на шелтерин са по-вероятни. Теломерите също играят важна роля при съществуващ рак.

Тъй като клетките се дегенерират, има увеличен растеж на клетките и повишено клетъчно деление. Това води до по-бързо скъсяване на теломерите, което прави по-нататъшната дегенерация по-вероятна. Клетката се опитва да реагира на това чрез различни механизми, но това рядко е успешно при раковите клетки.

Какво е теломераза?

Теломеразата е ензим, който се среща във всяка човешка клетка, но не може да бъде открит във всички клетки. Теломеразата е особено активна в следните клетки:

Клетки на костния мозък
Стволови клетки
Зародишни клетки (Предшественици на сперматозоиди и яйчни клетки)
ембрионални клетки

Той се среща главно в клетъчното ядро, тъй като именно там е мястото му на действие. Основната задача на ензима е да минимизира основната загуба на теломерите на ДНК в края на хромозомите по време на репликацията. Това е от съществено значение, тъй като в противен случай при всяко клетъчно деление сравнително висока загуба на ДНК поради структурата води до намалена продължителност на живота на клетките.

Той е един от малкото ензими, който има функцията на обратната транскриптаза за тази цел. Това означава, че може да генерира нова верига ДНК от нишка на РНК, която всъщност е копие на ДНК.

Останалите ензими в човешкото тяло нямат тази функция. За това теломеразата се състои от малка част от РНК, която служи като шаблон за новата секция на ДНК. За да направите това, ензимът се възползва от факта, че последователност се появява многократно върху теломерите. Основната последователност на РНК е допълваща тази повтаряща се последователност. Новата нишка на ДНК се добавя в края на теломера.

Може ли диетата да повлияе на теломерите?

От някои медицински специалисти и изследователи е установено, че диетата влияе върху теломерите. Вече са направени няколко проучвания по този въпрос, но някои от тях са противоречиви.

Казва се, че здравословната диета повишава активността на теломеразата, така че скъсяването на теломерите по време на клетъчното делене става по-бавно. Освен това теломерите трябва дори да могат да удължават поради високата активност на теломеразата.

Диетата трябва да се основава на продукти на растителна основа, когато е възможно. Високият прием на витамини, които противодействат на оксидативния стрес в клетките, също е важен за повлияване на теломерите чрез диета. Това води до по-малко увреждане на двойната верига на ДНК. За омега-3 мастни киселини, които са в изобилие от мазни риби, също се казва, че имат положителен ефект.

Както при практически всички прогнози, освен диетата, упражненията и по-малко физическа активност имат положителен ефект върху дължината на теломерите, поради което трябва да обърнете внимание на това.

Можете да прочетете по-подробна информация по тази тема под: Анти-стареене и хранене