Telomere sind kurze Nukleotidsequenzen am Ende linearer Chromosomen, die die genetische Information schützen. Bei Wirbeltieren haben Telomere die hexamere Sequenz TTAGGG.
Während der DNA-Replikation wird die doppelsträngige DNA abgewickelt und DNA-Polymerase synthetisiert neue Stränge. Da sich die DNA-Polymerase jedoch unidirektional bewegt (von 5′ auf 3′), kann nur der führende Strang kontinuierlich repliziert werden. Im Falle des verzögerten Strangs ist die DNA-Replikation diskontinuierlich., Beim Menschen binden sich kleine RNA-Primer an die DNA des verzögerten Strangs, und die DNA wird in kleinen Abschnitten von etwa 100-200 Nukleotiden synthetisiert, die als Okazaki-Fragmente bezeichnet werden . Die RNA-Primer werden entfernt, durch DNA ersetzt und die Okazaki-Fragmente ligiert. Am Ende des verzögerten Strangs ist es unmöglich, einen RNA-Primer anzubringen, was bedeutet, dass bei jeder Zellteilung eine kleine Menge DNA verloren geht. Dieses „Endreplikationsproblem“ hat schwerwiegende Folgen für die Zelle, da die DNA-Sequenz mit dem Verlust genetischer Informationen nicht korrekt repliziert werden kann.,
Um dies zu verhindern, werden Telomere am Ende der Chromosomen hunderte bis tausende Male wiederholt. Jedes Mal, wenn die Zellteilung auftritt, geht ein kleiner Teil der telomeren Sequenzen an das Endreplikationsproblem verloren, wodurch die genetische Information geschützt wird. Irgendwann werden die Telomere kritisch kurz. Dieser Abrieb führt zu Zellseneszenz, wo die Zelle sich nicht teilen kann, oder apoptotischem Zelltod. Telomere sind die Grundlage für die Hayflick-Grenze, die Anzahl, wie oft sich eine Zelle teilen kann, bevor sie Seneszenz erreicht .,
Telomere befinden sich am Ende der Chromosomen und schützen so vor DNA-Verlust während der Replikation.
Telomere können durch das Enzym Telomerase wiederhergestellt werden, das die Länge der Telomere verlängert. Telomeraseaktivität findet sich in Zellen, die sich regelmäßig teilen, wie Stammzellen und Lymphozytenzellen des Immunsystems. Telomere können auch durch die alternative Verlängerung des Telomere (ALT) – Pfades verlängert werden., In diesem Fall werden Telomere nicht verlängert, sondern durch homologe Rekombination zwischen Chromosomen umgeschaltet. Als Ergebnis des Telomeraustauschs hat ein Satz von Tochterzellen kürzere Telomere und der andere Satz längere Telomere. Obwohl noch nicht vollständig verstanden, wird der ALT-Pfad in überprüft .
Ein Nachteil der Telomererweiterung ist das Potenzial für unkontrollierte Zellteilung und Krebs. In der Mehrzahl der Krebszellen wurde eine ungewöhnlich hohe Telomeraseaktivität festgestellt, und Nicht-Telomerasetumoren weisen häufig eine ALT-Wegaktivierung auf., Neben dem Potenzial, genetische Informationen zu verlieren, besteht für Zellen mit kurzen Telomeren ein hohes Risiko für eine falsche Chromosomenrekombination, die zu genetischer Instabilität und Aneuploidie (einer abnormalen Anzahl von Chromosomen) führen kann.
Zellgeometrie spielt eine wichtige Rolle in der Kernarchitektur und Chromosomendynamik, einschließlich Telomere . Jüngste Arbeiten haben gezeigt, dass mechanische Kräfte Wege regulieren können, die an der Aufrechterhaltung der Genomintegrität beteiligt sind. ATR ist ein Kernprotein, das DNA-Schäden spüren kann., Bei osmotischer Belastung oder mechanischer Dehnung verlagert sich ATR auf die Kernmembran, was darauf hindeutet, dass ATR mechanosensitiv ist, und diese Eigenschaft hilft, die DNA vor mechanischen Belastungen zu schützen . Darüber hinaus hat das Dehnen der Telomertraplexstruktur durch magnetische Pinzetten gezeigt, dass sie in drei verschiedenen, gefalteten Zuständen existiert, die unterschiedliche Lebensdauern und mechanische Stabilität aufweisen . Diese Ergebnisse legen nahe, dass mechanische Kräfte die Rolle von Telomeren beim Schutz des Genoms und bei der Tumorgenese beeinflussen .
Schreibe einen Kommentar