Анатомо-Лексикон

Теломери

визначення

Теломери є частиною кожної ДНК. Вони знаходяться на кінцях хромосом і ні в якому разі не кодують гени. На відміну від решти хромосоми, теломери не мають дволанцюжкової ДНК. Вони випускаються у вигляді однієї нитки.

На відміну від решти ДНК, вони також не демонструють високої мінливості в порядку основ, але складаються з повторюваних послідовностей основ. Це важливо для виконання їх функції.

Повторювані послідовності змушують теломери хромосоми згортатися таким чином, що вони не дозволяють ферменту атакувати кінець хромосоми. З кожним клітинним циклом відбувається вкорочення теломер, спричинене проліферацією клітин.

Анатомічні тонкощі теломер

Кожна хромосома складається з двох ланцюгів ДНК, які рухаються в різних напрямках, так званому антипаралельному напрямку. На кожному боці ланцюга ДНК на кінці є теломера. Таким чином, залежно від клітинного циклу, на одну хромосому припадає або дві, або чотири теломери. Загалом на клітину з 46 хромосомами припадає 96 або 192 теломери.

Якби нитки ДНК просто закінчувались наосліп, це дало б різним білкам можливість атакувати ДНК. На відміну від значної частини ДНК, теломери не несуть жодної інформації, важливої для функціонування клітин.

Швидше, у теломерах є послідовність підстав, яка повторюється знову і знову. Ця послідовність складається з шести основ і має гуанін три рази, аденозин один раз і тимін двічі. Ця повторювана послідовність в кінцевому підсумку призводить до підстав теломер, що утворюють спарення основ між собою. Це призводить до складання кінців, і теломери перебувають вже не як окрема нитка, а як котушка. Однак, щоб клітини розмножувались під час реплікації, необхідно, щоб складені теломери розгорталися.

Які функції виконують теломери?

Теломери по суті виконують дві ролі. З одного боку, вони важливі під час нормального клітинного циклу або під час фази G0. В клітинах існують ферменти, які постійно розщеплюють ДНК. Це служить, з одного боку, для захисту від зловмисників, але з іншого боку це також небажано. Це створює величезну проблему для нормальної ДНК клітинного ядра і може призвести до небажаних подій.

Щоб цього не сталося, на кінці кожного окремого ланцюга ДНК є звис, теломера, з одного боку. Оскільки теломер складається з базових послідовностей, які не кодують білки, лише це є захистом для кодуючої ДНК, оскільки вона спочатку розщеплюється. Крім того, складаючи теломери, ферментам, що розкладають ДНК, важко знайти точку, в якій вони можуть розпочати свою деградацію, згорнувши вільний кінець ДНК.Крім того, складені теломери забезпечують місця зв'язування спеціальних білків. Ці білки відносно великі, щоб захисно оточити кінець ДНК.

З іншого боку, теломери важливі під час реплікації, тобто під час розмноження ДНК. Через структуру відповідальні ферменти не можуть розпочати подвоєння ДНК в кінці ланцюга ДНК. В результаті з кожним циклом відбувається втрата пар основ, і хромосоми постійно скорочуються. Щоб це не призвело до передчасної втрати важливих сегментів ДНК, теломери розташовані на кінцях. Вони не несуть жодної генетично важливої інформації і можуть без проблем пережити втрату кількох баз.

Ця тема також може вас зацікавити: Функції клітинного ядра

Хвороби теломерів

Теломери можуть мати серйозні наслідки. У випадку такого подальшого ефекту, як правило, причиною є пошкодження ДНК, що кодує білки.

Хвороба теломерів найчастіше спричинена дефіцитом білкових комплексів (Притулок), які розташовані навколо теломер, або викликані ферментом теломеразою. Це сприяє структурним порушенням завдяки зменшенню захисту.

Через відносно велику кількість хромосом категорію захворювань не можна надійно віднести до теломерної хвороби. Це означає, що може бути уражено безліч різних органів.

Теломеропатія

Термін теломеропатія використовується для захворювань, які виникають внаслідок пошкоджених теломер. Хвороба Теломера зазвичай використовується як еквівалентний термін. Через незворотну причину цих захворювань усі теломеропатії будуть хронічними.

При теломеропатії теломери, як правило, вкорочуються до такої міри, що наступна ДНК атакується через брак ферменту теломерази або білків, що утворюють захисний комплекс. Іноді це впливає на ДНК, що кодує білки, тому пошкодження можна відчути в організмі.

Теломеропатії включають велику кількість захворювань, не дуже специфічних для теломеропатій. Це означає, що симптоми дуже різноманітні і часто мають інші причини. Тяжкість захворювання також дуже різна, і хронічний перебіг із симптомами може бути сильним або слабким.

До найпоширеніших теломеропатій належать пневмонія, цироз печінки або анемія та пошкодження кісткового мозку.

Яку роль відіграють теломери у старінні?

З віком потреба людського організму в нових клітинах триває. Крім усього іншого, це необхідно для підтримки процесів в окремих клітинах різних органів.

Ці нові клітини створюються шляхом поділу клітин (Мітоз) як частина клітинного циклу. Перед поділом усі клітинні органели та вся ДНК подвоюються. Цей процес називається реплікацією. Для цього в кожній клітині є специфічні ферменти. Однак через свою структуру відповідальні ферменти не можуть розпочати подвоєння ДНК в кінці кожного ланцюга ДНК.

Як результат, відбувається втрата пар основ з кожним циклом, і хромосоми постійно скорочуються.

Теломери розташовані на кінцях так, що це не призводить до ранньої втрати важливих сегментів ДНК. Вони не несуть жодної генетично важливої інформації і можуть без проблем пережити втрату кількох баз. Однак з похилим віком теломери відстають від певної довжини, що небезпечно і потенційно пов'язано з пошкодженням.

Це призводить або до незворотної зупинки клітинного циклу, старіння або до запланованої загибелі клітини. Таким чином, організм постійно втрачає свій потенціал для оновлення і старіє.

Наша наступна стаття також може зацікавити вас: Процес старіння

Яку роль вони відіграють у розвитку раку?

Теломери також можуть зіграти важливу роль у розвитку раку. Однак частіше причиною раку є мутація в ланцюзі ДНК. Однак у розвитку раку вкорочення відіграє певну роль як у старінні.

При коротших теломерах рак частіше розвивається. Причиною цього є більша ймовірність того, що частина подвійної ланцюга ДНК, яка кодує білки і містить гени, буде атакована. Фактором ризику цього є короткі теломери, які присутні вже з народження.

Крім того, низький рівень ферменту теломерази та протеїнового комплексу захисного шару роблять це більш імовірним. Теломери також відіграють важливу роль у вже існуючому раку.

В контексті дегенерації клітин спостерігається посилений ріст клітин і посилений поділ клітин. Це призводить до більш швидкого укорочення теломер, що робить подальшу дегенерацію більш імовірною. Клітина намагається реагувати на це за допомогою різних механізмів, але це рідко вдається у ракових клітинах.

Що таке теломераза?

Теломераза - це фермент, який зустрічається в кожній клітині людини, але не може бути виявлений у всіх клітинах. Теломераза особливо активна в наступних клітинах:

Клітини кісткового мозку
Стовбурові клітини
Клітини зародкової лінії (Попередники сперми та яйцеклітин)
ембріональні клітини

Це відбувається в основному в клітинному ядрі, оскільки саме там знаходиться місце його дії. Основне завдання ферменту - мінімізувати втрату основи теломер ДНК на кінці хромосом під час реплікації. Це важливо, оскільки в іншому випадку при кожному поділі клітини відносно висока втрата ДНК завдяки структурі призводить до зменшення тривалості життя клітин.

Це один з небагатьох ферментів, який має для цього функцію зворотної транскриптази. Це означає, що він може генерувати новий ланцюг ДНК із ланцюга РНК, який насправді є копією ДНК.

Решта ферментів людського організму не мають цієї функції. Для цього теломераза складається з невеликої ділянки РНК, яка служить шаблоном для нової ділянки ДНК. Для цього фермент використовує той факт, що послідовність повторюється на теломерах. Базова послідовність РНК доповнює цю повторювану послідовність. Нова нитка ДНК додається до кінця теломери.

Чи може дієта впливати на теломери?

Деякі медичні працівники та дослідники визнають, що дієта впливає на теломери. З цим вже було проведено кілька досліджень, але деякі з них суперечливі.

Здорове харчування повинно збільшувати активність теломерази, щоб укорочення теломер під час поділу клітин відбувалося повільніше. Крім того, теломери повинні навіть мати змогу подовжуватися через високу активність теломерази.

Дієта по можливості повинна базуватися на продуктах рослинного походження. Високе споживання вітамінів, які протидіють окисному стресу в клітинах, також важливо для впливу на теломери за допомогою дієти. Це призводить до меншого пошкодження подвійної ланцюга ДНК. Також кажуть, що жирні кислоти Омега-3, яких багато в жирній рибі, мають позитивний ефект.

Як і практично всі прогнози, крім дієти, фізичні вправи та менша фізична активність також позитивно впливають на довжину теломер, саме тому слід звернути на це увагу.

Ви можете прочитати більш детальну інформацію з цієї теми в: Засіб проти старіння та харчування