I telomeri sono brevi sequenze nucleotidiche trovate alla fine dei cromosomi lineari che proteggono le informazioni genetiche. Nei vertebrati, i telomeri hanno la sequenza esamerica TTAGGG.
Durante la replicazione del DNA, il DNA a doppio filamento viene svolto e la DNA polimerasi sintetizza nuovi filamenti. Tuttavia, poiché la DNA polimerasi si muove in modo unidirezionale (da 5’ a 3’), solo il filo principale può essere replicato continuamente. Nel caso del filamento in ritardo, la replicazione del DNA è discontinua., Nell’uomo piccoli primer RNA si attaccano al DNA del filamento in ritardo e il DNA viene sintetizzato in piccoli tratti di circa 100-200 nucleotidi, che sono chiamati frammenti di Okazaki . I primer di RNA vengono rimossi, sostituiti con DNA e i frammenti di Okazaki legati insieme. Alla fine del filo in ritardo, è impossibile attaccare un primer RNA, il che significa che ci sarà una piccola quantità di DNA persa ogni volta che la cellula si divide. Questo “problema di replicazione finale” ha gravi conseguenze per la cellula in quanto significa che la sequenza del DNA non può essere replicata correttamente, con la perdita di informazioni genetiche.,
Per evitare ciò, i telomeri vengono ripetuti centinaia o migliaia di volte alla fine dei cromosomi. Ogni volta che si verifica la divisione cellulare, una piccola sezione di sequenze telomeriche viene persa per il problema di replicazione finale, proteggendo così le informazioni genetiche. Ad un certo punto, i telomeri diventano criticamente brevi. Questo logoramento porta alla senescenza cellulare, dove la cellula non è in grado di dividersi, o alla morte cellulare apoptotica. I telomeri sono la base per il limite di Hayflick, il numero di volte che una cellula è in grado di dividersi prima di raggiungere la senescenza .,
I telomeri si trovano alla fine dei cromosomi, dove aiutano a proteggere dalla perdita di DNA durante la replicazione.
I telomeri possono essere ripristinati dall’enzima telomerasi, che estende la lunghezza dei telomeri. L’attività della telomerasi si trova nelle cellule che subiscono una divisione regolare, come le cellule staminali e le cellule linfocitarie del sistema immunitario. I telomeri possono anche essere estesi attraverso l’allungamento alternativo della via dei telomeri (ALT)., In questo caso, piuttosto che essere esteso, i telomeri vengono commutati tra i cromosomi mediante ricombinazione omologa. Come risultato dello scambio di telomeri, un set di cellule figlie avrà telomeri più corti e l’altro set avrà telomeri più lunghi. Mentre ancora non completamente compreso, il percorso ALT è rivisto in .
Un aspetto negativo dell’estensione dei telomeri è il potenziale per la divisione cellulare incontrollata e il cancro. Nella maggior parte delle cellule tumorali è stata riscontrata un’attività telomerasica anormalmente elevata e i tumori non telomerasici presentano spesso l’attivazione della via ALT., Oltre al potenziale di perdita di informazioni genetiche, le cellule con telomeri corti sono ad alto rischio di ricombinazione cromosomica impropria, che può portare a instabilità genetica e aneuploidia (un numero anormale di cromosomi).
La geometria cellulare svolge un ruolo importante nell’architettura nucleare e nella dinamica dei cromosomi, compresi i telomeri . Lavori recenti hanno dimostrato che le forze meccaniche possono regolare i percorsi coinvolti nel mantenimento dell’integrità del genoma. ATR è una proteina nucleare che può rilevare danni al DNA., In caso di stress osmotico o stiramento meccanico, ATR si trasferisce alla membrana nucleare, suggerendo che ATR è meccanosensibile, e questa proprietà aiuta a proteggere il DNA da sollecitazioni meccaniche . Inoltre, l’allungamento della struttura tetraplex dei telomeri mediante pinzette magnetiche ha dimostrato che esiste in tre distinti stati piegati che hanno diverse durate di vita e stabilità meccanica . Questi risultati suggeriscono che le forze meccaniche influenzano il ruolo dei telomeri nella protezione del genoma e nella genesi tumorale .
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