Telomēra — definīcija, funkcija un nozīme šūnu dalīšanā
Telomēra ir DNS apgabals hromosomas galā. Tas aizsargā hromosomas galu no bojāšanās (pasliktināšanās) vai saplūšanas (savienošanās) ar citām hromosomām. Cilvēkiem telomēru DNS parasti sastāv no daudzkārtējiem sešnukleotīdu atkārtojumiem (piemēram, TTAGGG), kuri ir ļoti konservēti daudzās eikariotu sugās.
Struktūra un mehānisms
Telomēras veido atkārtotas DNS sekvences (“atkārtojošās DNS”), kuras pie hromosomas gala bieži papildina speciālas proteīnu kompleksi, kas aizsargā galu un novērš DNS remonta sistēmu kļūdainu darbību (piem., saplūšanu). Šūnu dalīšanās laikā enzīmi, kas dublē DNS, nevar turpināt savu darbu līdz hromosomu galam — šo fenomenu sauc par beigu replikācijas problēmu. Rezultātā katrā dalīšanās reizē telomēras parasti saīsinās.
Telomerāze — fermentu komplekss, kas var papildināt telomēras, sastāv no katalītiskā proteīna subvienības un RNS šablona. Šo fermentu parasti sauc arī par telomerāzi reversā transkriptāze, jo tas kopē RNS šablonu, lai pagarinātu hromosomu galus.
Nozīme šūnu dalīšanā un organisms
- Telomēru galvenā loma ir nodrošināt genomu stabilitāti, novēršot hromosomu galiem raksturīgas kļūdas un saplūšanas.
- Ar katru dalīšanos telomēri saīsinās; kad tie kļūst pārāk īsi, šūna var iestāties replikatīvā senescence (nevar dalīties) vai aktivizēt programmušūnu nāvi (apoptozi).
- Ģermšūnās, daļā cilmes šūnu un daudzos vēža audzējos telomerāze ir aktīva, kas ļauj šīm šūnām dalīties ilgstoši vai “neierobežoti”.
Klīniskā nozīme un pētījumi
Telomēru garums un telomerāzes aktivitāte ir saistīti ar vairākām veselības problēmām un slimībām. Piemēram, ģenētiskas traucējumu grupas (piem., diskeratoze kongenita) rodas no defektiem telomeru uzturēšanā un izraisa priekšlaicīgu audu degradāciju. Savukārt vēža šūnas bieži aktivē telomerāzi, lai iegūtu neierobežotu proliferācijas kapacitāti — tas padara telomerāzi par mērķi pretvēža terapijā.
Telomēru garumu mēra ar dažādām metodēm (piem., kvantitatīvā PCR, Southern blot — terminal restriction fragment analīze). Lai gan telomēru garums tiek pētīts kā biomarķieris novecošanai un slimību riskam, tā interpretācija prasa piesardzību: to ietekmē ģenētika, dzīvesveids (stresa līmenis, uzturs, smēķēšana), iekaisums un citas vides ietekmes.
Terapijas iespējas un izaicinājumi
Daži pētnieki pēta telomerāzes aktivēšanas iespējas, lai aizkavētu šūnu novecošanos vai ārstētu radikālas telomēru izsīkuma sekas, taču pastāv risks veicināt vēža attīstību. Pretstatā tam, telomerāzes inhibitori tiek izstrādāti kā potenciālas pretvēža zāles, bet jārisina specifiskuma un toksicitātes jautājumi.
2008. gadā Nobela prēmiju fizioloģijāvai medicīnā saņēma austrāliete Elizabete Blekberna un amerikāņi Kerola Greidere un Džeks Šostaks par darbu telomēru jomā, kas uzsvēra šo struktūru fundamentālo nozīmi šūnu bioloģijā un cilvēka veselībā.
Secinājums
Telomēri ir būtiski hromosomu stabilitātei un šūnu dalīšanas kontrolei. To saīsināšanās ir saistīta ar šūnu senescenci un vairākām slimībām, savukārt telomerāzes darbība ir divdabīga — nepieciešama audu atjaunošanai, bet potenciāli ļauj šūnām kļūt neierobežoti proliferējošām. Telomēru pētījumi turpina attīstīties, sniedzot jaunas atziņas par novecošanu, slimību mehānismiem un terapeitiskiem mērķiem.
Cilvēka hromosomas (pelēkā krāsā), ko nosedz telomēri (baltā krāsā)
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir telomēra?
A: Telomēra ir DNS apgabals, kas atrodas hromosomas galā un aizsargā hromosomu no bojāšanās vai saplūšanas ar citām hromosomām.
Q: Kāda ir telomēras struktūra?
A.: Telomēru veido atkārtotas DNS sekvences, ko dēvē par "atkārtotu DNS".
J: Kāpēc telomēri ir svarīgi?
A: Telomēri aizsargā hromosomās esošo informāciju no tās zaudēšanas šūnu dalīšanās laikā.
J: Kas notiek, ja šūnas dalās bez telomēriem?
A: Ja šūnas dalītos bez telomeriem, tās zaudētu hromosomu galus un tajos esošo informāciju.
J: Kā telomerus veido no jauna?
A: Telomerus pārveido enzīms, ko sauc par telomerāzes reverso transkriptāzi.
Jautājums: Kas 2008. gadā saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā par darbu telomēru jomā?
A: 2008. gada Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā saņēma austrāliete Elizabete Blekberna (Elizabeth Blackburn) un amerikāņi Kerola Greidere (Carol Greider) un Džeks Šostaks (Jack Szostak) par darbu telomēru jomā.
J: Kā tekstā ir aprakstītas telomēras?
A: Telomēri ir aprakstīti kā vienreizlietojami buferi, kas bloķē hromosomu galus.
