Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию.
Термин «теломера» предложил Г. Мёллер в 1932 г .
В каждом цикле деления теломеры клетки укорачиваются из-за неспособности ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Она в состоянии лишь добавлять нуклеотиды к уже существующей 3’-гидроксильной группе. По этой причине ДНК-полимераза нуждается в праймере , к которому она могла бы добавить первый нуклеотид. Данный феномен носит название концевой недорепликации и является одним из важнейших факторов биологического старения. Тем не менее, вследствие этого явления теломеры должны укорачиваться весьма медленно - по несколько (3–6) нуклеотидов за клеточный цикл, т.е. за количество делений, соответствующее пределу Хейфлика , они укоротятся всего на 150–300 нуклеотидов. В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения , которая предполагает, что эрозия теломер ускоряется в десятки и сотни раз из-за рекомбинаций в их ДНК, вызванных функционированием клеточных систем репарации ДНК. Активность данных систем инициируется повреждением ДНК, обусловленном прежде всего дерепрессирующимися с возрастом мобильными элементами генома, что и предопределяет старение как биологический феномен .
Существует специальный фермент - теломераза , который при помощи собственной РНК-матрицы достраивает теломерные повторы и удлиняет теломеры. В большинстве дифференцированных клеток теломераза заблокирована, однако активна в стволовых и половых клетках.
За открытие защитных механизмов хромосом от концевой недорепликации с помощью теломер и теломеразы в 2009 году присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине австралийке, работающей в США, Элизабет Блекберн (Elizabeth Blackburn), американке Кэрол Грейдер (Carol Greider) и её соотечественнику Джеку Шостаку (Jack Szostack).
Wikimedia Foundation . 2010 .
теломеры - мед. относительно короткие последовательности нуклеотидов на концах ДНК хромосом. Они необходимы для правильной работы фермента ДНК полимеразы, удваивающей геном при делении клетки. С каждым делением происходит укорочение теломер; когда… … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
теломеры - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ТЕЛОМЕРЫ – концевые участки хромосом … Общая эмбриология: Терминологический словарь
теломеры - телом еры, м ер, ед. м ера, ы … Русский орфографический словарь
Окрашенные хромосомы человека (синие) и их теломеры (белые) Схема расположения теломер на хромосоме Теломеры (от … Википедия
Теломераза фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3 концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках. Теломеры содержат уплотненную ДНК … Википедия
Двойная спираль ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) макромолекула(одна из трех основных, две другие РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Старение. Старая женщина. Анн Поудер 8 апреля 1917 года в свой 110 й день рождения. Сморщенная и сухая кожа типичный признак старения человека … Википедия
ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в… … Википедия
Двойная спираль ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная… … Википедия
Функции теломер
Механические.
а) фиксация хромосом к ядерному матриксу;
б) теломеры сцепляют друг с другом концы сестринских хроматид; в то же время структура теломер такова, что допускает расхождение хроматид в анафазе.
2. Стабилизационные.
а) наличие теломер предохраняет от недорепликации генетически значимые отделы ДНК;
б) осуществляют стабилизацию концов разорванных хромосом. Например, у больных α-талассемией в генах α-глобина происходят разрывы хромосомы 16q, и к поврежденному концу добавляются теломерные повторы.
3. Влияние на экспрессию генов. Свойство теломер – эффект положения: активность генов, расположенных рядом с теломерами, снижена (репрессирована). Такой эффект обозначают как транскрипционное молчание, или сайленсинг. При значительном укорочении теломер эффект положения пропадает и прителомерные гены активируются.
а) Сайленсинг может быть результатом действия белков Rap1 или TRF1.
б) эффект положения может быть обусловлен близостью к ядерной оболочке. По гипотезе А.М. Оловникова, в этой облочке могут располагаться Са+-каналы, и поток ионов Са влияет на взаимолействие белков с близлежащими генами.
4. «Счетная» функция. Теломерные отделы ДНК выступают в качестве часового устройства (т.н.репликометра), которое отсчитывает количество делений клетки после исчезновения теломеразной активности. Каждое деление клетки приводит к укорочению теломеры на 50-65 н.п. Причем, для клетки важней не то сколько делений уже прошло, а сколько еще осталось до критического укорочения теломеры. Т.о. можно сказать, что теломеры – устройство, определяющее количество делений, которые способна совершит нормальная клетка в отсутствие теломеразы.
Достигая критически короткой длины, теломеры теряют возможность выполнять свои функции, клеточный цикл нарушается, и клетка погибает.
Фермент теломераза используется для поддержания длины теломерной ДНК.т Она удлиняет G-цепь каждой теломеры.
Ключевой вопрос теломерной биологии – в каких клетках имеется и функционирует теломераза, а в каких клетках ее нет. Считают, что именно в нем кроется связь данной проблемы со старением и канцерогенезом.
Распространение теломеразы в нормальных клетках:
а) с наибольшим постоянством теломераза обнаруживается в органах кроветворения – костном мозгу, лимфоузлах и т.д.
б) с меньшей частотой обнаруживают фермент в органах с условно постмитотическими клетками – печени, поджелудочной железе, а также, в респиратоныхотделах легких, в стволовых клетках предстательной железы;
в) не обнаруживается теломераза в мозгу и в мышечных тканях, где большинство составляют постмитотические клетки.
Т.о., теломераза имеется во многих из тех соматических клеток, которые способны к делениям.
Все мы знаем свой хронологический возраст - тот , о котором говорит паспорт. Но при этом замечаем, что далеко не все выглядят на свои года - кто-то моложе, а кто-то - старше. Тут уже дело в возрасте биологическом, который уж точно не определить по дате рождения. Он говорит не только о внешней свежести, но и о " молодости" наших органов, жизненно важных систем, клеток. Биологический возраст - это свидетельство нашего рационального (или наоборот ) использования генетической программы. А вот " записана" она в теломерах клетки, о которых нам сегодня предстоит узнать много интересного.
Слово произошло от сочетания др.- греч. τέλος - " конец" и μέρος - " часть" . Теломера - это концевая область ДНК, которую визуально можно сравнить с пластиковым наконечником шнурков. Главные отличительные черты этого участка - выполнение защитной функции и неимение способности к соединению с другими хромосомами либо их фрагментами.
Как мы знаем, ДНК клетки человека насчитывает 23 хромосомы. Концы каждой из них обязательно защищены таковыми " наконечниками" . Теломеры хромосом защищают генетическую программу и ответственны за целостность ДНК.
Теломера - это термин, введенный в 1932 г. Г. Миллером. У человека, как и у подавляющей части организмов-эукариот (состоящих из клеток с ядрами), это специальная линейная хромосомная ДНК, которая состоит из ряда тандемных коротких повторов.
Таким образом, в теломерных участках складывается нуклеопротеидный комплекс - теломерный структурный гетерохроматин. Он образуется ДНК и белками, специфически связывающимися с теломерными ДНК-повторами . Последние являются консервативного рода последовательностями. У нас, как и у всех позвоночных, такой ДНК-повтор - это строго определенная последовательность нуклеотидов TTAGGG. У большей части растительного мира это TTTAGGG. У насекомых - TTAGG.
Исследователи из университета Кардиффа выяснили, что предельная длина теломеры человека, при которой хромосомы соединяются друг с другом, - это 12,8 теломерного повтора.
Революционный подход к эффекту теломер был обозначен не так давно:
Говоря о том, что это - теломеры , выделим их отличительные характеристики:
Как известно, новые клетки получаются путем деления материнской надвое. Соответственно, вместе с ней делятся хромосомы, а также и теломеры. С каждым делением число этих защитных " наконечников" уменьшается. Как только их количество становится настолько малым, что следующее деление становится невозможным, клетка погибает.
Так эффект теломер влияет на биологический возраст человека и любого другого живого существа. С уменьшением количества этих защитных элементов мы стареем, так как в нашем организме все меньше остается клеток, способных делиться, обновлять ткани, из которых состоят все жизненно важные органы.
На основании более чем 8 тыс. исследований можно утверждать следующее:
Но можно ли " удлинить" теломеры?
Установив, что теломера - это одно из действенных свойств управления биологическим возрастом человека, ученые провели ряд экспериментальных исследований. Панацея была найдена в виде теломеразы - удивительного фермента, который имеет свойство достраивать почти израсходованные теломеры. Как только защитный " наконечник" ДНК восстановился, у клетки появляется ресурс для дальнейшего деления, а значит, и для обновления тканей наших органов, что и замедляет старение организма в целом.
Как " удлинить" теломеры? С помощью фермента, синтезирующего нуклеотидную последовательность TTAGGG на концевых областях ДНК (теломеры) - теломеразы . Она обладает рядом достойных свойств:
В 1997 году учеными из университета Колорадо (США) был получен ген чудо-фермента. Уже в 1998 году их коллеги из юго-западного медцентра Техасского университета (Даллас) внедрили ген теломеразы в соматические клетки человека - кожного покрова, сосудистого, зрительного эпителия. Т. е. в те, которые по своей природе не содержат данного фермента.
И что же в итоге? Генетически модифицированная клетка оставалась вполне жизнеспособной, в то время как теломераза выполняла свою работу! Фермент, так же как и в половых и раковых клетках, " пришивал" теломерные нуклеотидные последовательности, отчего деления этой частицы организма никак не влияли на длину теломеры. Пока что таким образом удалось продлить жизнь клетки в 1,5 раза.
За данное открытие в 2009 году ученые Д . Шостак , К. Грейдер, Э . Блэкберн были удостоены Нобелевской премии, отчего в серьезности исследований сомневаться не приходится.
Во многих странах можно пройти анализ на теломеры - тест , который позволяет выявить их длину в ваших клетках. Но что делать, если такой ресурс у вас истекает?
Учеными было выявлено, что мы сами можем удлинить свои теломеры. Притом рядом совершенно несложных решений:
И это не очередной призыв к ЗОЖ, а данные результата исследований ученых Калифорнийского университета (Сан-Франциско). Эксперимент продолжался 5 лет. " Подопытной" была группа мужчин, у которых выявили рак простаты на первой стадии. 10 участников изменили свою жизнь в соответствии с вышеперечисленным, а 25 не предпринимали ничего.
Как итог, у перешедших к здоровой жизни длина теломер увеличилась на 10%. И это средний результат: чем больше человек вносил положительных изменений, тем активнее удлинялась у него цепочка теломер. А вот у другой части наблюдаемой группы ее длина сократилась в среднем на 3%.
Чисто гипотетически теломераза , внедренная в клетки человеческого организма, делает их вечными, а его самого - бессмертным. Но не стоит забывать о том, что это раковый фермент, главная причина злокачественного перерождения материи. Онкологию оттого и трудно победить, что раковые клетки бессмертны. А делает их такими именно теломераза .
Отсюда вопрос: "А не переродятся ли клетки, модифицированные этим ферментом, в раковые?". Природу не под силу обмануть человеку: теоретически мы можем сделать организм бессмертным, но он неминуемо погибнет от онкологических болезней.
Таким образом, воздействие длины теломер на наш биологический возраст признано научным сообществом, хотя теория и вызывает массу споров. А также выявлены и простые правила жизни, которые помогут нам дольше наслаждаться своей молодостью без всяких эликсиров бессмертия.
ТЕЛОМЕРА ХРОМОСОМЫ И ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ. 10 ОКТЯБРЯ 2009.
Глава из книги: "Новая генетика и ДНК-информатика".
Старение человека будет всегда волнующей темой. Сегодня на первое место вышла теломерная теория старения, основная идея которой в том, что конец хромосомы, запечатанный теломерой,перестает функционировать и клетка перестает делиться. При каждом делении клетки участок ДНК на краю хромосомы - теломера
укорачивается до тех пор, пока конец хромосомы перестанет нормально функционировать. Получены результаты на животных продления жизни при
удлинении теломеры. Если клетки имеют возможность большее число раз делиться,
то это эквивалентно повышению резервов организма, которые снижаются в течение жизни до критического или предельного значения перед смертью.
Остается как бы удлинить теломеры у человека - и проблема "вечной молодости" решена. На самом деле все гораздо сложнее, и уж точно, что таблетки, для
удлинения теломер, не будут продаваться в аптеках. Удлинение теломер - это сложная генетическая операция, при которой в зародышевые или стволовые клетки вводятся векторы или гены для модификации теломеры. Причем количество концов хромосом на гаплоидный набор, то есть в половой клетке, равно 92, и это может
быть самой большой проблемой - удлинить теломеры ВСЕХ концов хромосом.
Возможно, не все 24 хромосомы, а одна или две имеют главное значение в теломерной теории старения, но это пока неизвестно. Затем либо организм клонируется, либо модифицированные клетки размножаются и вводятся в человека. Вся операция полностью индивидуальна, доноры не подойдут, так как будет
иммунная несовместимость клеток. Возможно введение самого фермента теломеразы
с помощью специальных нанокапсул в клетки. Но поскольку этот процесс не
связан с нормальным процессом образования гамет, зародыша и эмбриона,то могут быть всякие неуправляемые осложнения, в том числе образования потенциально раковых клеток.
По этому поводу выскажу некоторые свой соображения. Скорее всего,это не
приведет к значительному увеличению жизни. Как известно,теорий старения около 200, и когда проблема с теломерой будет решена, начнут действовать другие механизмы, приводящие к смерти человека.
Каждая из теорий старения опирается на те процессы, которые вносят свой вклад
в приближение смерти человека. Для тех научных спонсоров, которые инвестируют деньги в науку, и продление жизни, возможно, будут интересны проекты, могущие
существенно повлиять на длительность жизни.
Это:
1. Митохондрии и старение. Какой бы ни были длины теломеры, будет снижение энергетики с возрастом. Необходима генетическая коррекция митохондрий.
2. Эндогенные вирусы (герпес, папиллома, аденовирусы, эндогенные "нормальные" ретровирусы и несколько других из известных вирусов), которые встраиваются в геном клеток человека и доводят клетки до разрушения независимо от длины теломер. К этой же группе я могу отнести и медленные инфекции.
3. Микробные патогены, которые также снижают резервы организма и играют
большую роль в болезнях старения (микоплазма и другие).
4. Мутации и повреждения генов могут накапливаться в клетках независимо от
длины теломер. Для этого необходимо модифицировать системы репарации генома в клетке для защиты от внешних и внутренних мутагенов.
5. Транспозоны - нечто среднее между мутагенами и вирусами.
Их активность не зависит от длины теломер, но они могут выключать
гены, повреждать их и приводить клетку к гибели.
6. В организме много клеток, которые находятся в состоянии конечной
дифференцировки, они не делятся всю жизнь человека. Это клетки мозга –
нейроны, клетки мышц и сердца, клетки эндокринных желез и другие. Решение проблемы теломеры для старения имеет значение только для делящихся клеток - клетки эпидермиса, клетки кишечника, фибробластов соединительной ткани,клетки костного мозга и другие. Неделящиеся клетки имеют особый, другой механизм старения.
В возрасте старше 60 лет большое значение в долгой и полноценной жизни
человека будут иметь защита мозга от различных дегенеративных процессов типа болезни Альцгеймера, атеросклероза мозга, старческого слабоумия.
Эти темы соответствуют моим интересам в науке и все это показывает, что
старение процесс сложный и требует изучения с разных сторон.
В настоящее время в литературе существует некоторая путаница в названиях
генов, названиях белков, которые могут не совпадать с названием генов, ссылки
в цитатах на гены из разных организмов. То ли это гены дрожжей, то ли мышей,
то ли человека. Разобраться в этом могут только специалисты-биохимики, а
людям, которые просто интересуются наукой для инноваций в генные технологии,
это часто не по силам, в смысле специальных знаний. Чтобы знать, что научная статья именно про тот ген, что интересует, надо знать первичную структуру
белка, или белковые домены для гомологов дрожжей, мышей для сравнения с человеком.
Простой формальный поиск по генным базам может быть ошибочным.
Для примера этого ген TPP1, входящий в защитный комплекс теломер хромосом, на который ссылаются почти в каждой второй статье о теломерах, записан в геноме человека как трипептидил-пептидаза. И это правильно - есть такой ген у
человека, только он никакого отношения к теломерам не имеет.
Только специалист-биохимик сразу это поймет, так как белок TPP1 , входящий в теломеру в защитный комплекс играет функцию биндинга белков и ДНК. Белок TPP1
- это ген ACD человека.
ГЕНЫ ПОДДЕРЖКИ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ТЕЛОМЕРЫ ХРОМОСОМ В ГЕНОМЕ
ЧЕЛОВЕКА. СПИСОК И ПЕРЕВОД СДЕЛАЛ КУРНОСОВ М.Н.13 МАРТА 2010.
Гены были найдены по реферативной базе генома человека, а также по
современным статьям в журналах. Гены указаны все на дату этой статьи, но со временем их может стать больше, так как наука идет далее.
ХРОМОСОМА ГЕН РАЗМЕР НАЗВАНИЕ И ПРИМЕЧАНИЕ
1. EST1B 33 Est1p-подобный белок B, каждой
закороченной теломеры 1B.
LTPS - взаимодействующий белок.
C1ORF16 82 ORF, каждой закороченной теломеры 1C,
рак груди-ассоциированный антиген.
RAP1 94 RAS онкоген связанный белок, негативная
регуляция клеточного цикла.
2. RIF1 66 RAP1-взаимодействующий фактор, гомолог
дрожжей, поддержка теломер, ответ на ДНК
повреждение.
PAX8 63 Парный бокс белок 8, активатор транскрипции
теломеразы.
XRCC5 97 X-лучей дефектная репарация в клетках
китайского хомячка, Ku80 волчаночный
антиген, репликация, рекомбинация, репарация
двойных разрывов, входит в состав комплекса
теломеры. АТФ-зависимая хеликаза 2.
3. TERC 1 РНК теломеразы.
4. HNRPD 20 Гетерогенный ядерный РНП Д, AU-богатый
элемент РНК связывающий белок 1, 37 kDa,
теломеры поддержка, процессинг РНК,
активатор транскрипции.
LOC646316 3 Побобен теломеры повтор связывающий
фактор 1 - TTAGGG,
NIMA - взаимодействующий белок 2, белок
теломеры PIN2-TRF1.
RFC1 79 Фактор репликации C1, активатор 1,
145 kDa, TDTM.
NOLA1 10 Ядерный белок семейство A, член 1, H-ACA
snRNPs, содержит глицин-аргинин богатый
домен GAR1.
5. LOC442147 1 Подобен TRF2-взаимодействующий белок,
RAP1 hRAP1.
TERT 42 Теломераза, обратная транскриптаза,
4 изоформы.
SERF1A 18 Малый EDRK-богатый фактор 1A, теломерный,
нервной системы развитие, неизвестны
функция, процесс, компонент.
SMN1 28 Аварийный для моторного нейрона 1,
теломерный.
RAD50 87 RAD50-гомолог S. cerv. , регион теломеры
хромосом, TDTM, рекомбинация, репарация
двухцепочных разрывов ДНК, 3-5-экзонуклеаза,
эндонуклеаза одноцепочной ДНК.
NOLA2 4 Ядерный белок семейство A, член 2.
6. ----
7. POT1 74 POT1-защита одноцепочной ДНК теломеры,
гомолог S. pombe. , поддержка теломеры,
репликация ДНК.
8. TNKS 221 Танкираза, TRF1-взаимодействующий
анкирин-зависимый АДФ-рибозы полимераза,
NAD-зависимая, АДФ-рибозилирование белков,
TDTM.
PINX1 75 PIN2-взаимодействующий белок 1, поддержка
теломер, негативная регуляция прогрессии
клеточного цикла.
TERF1 39 TRF1, Теломерного повтора связывающий
фактор 1, NIMA-взаимодействующий, связывание
ДНК теломеры, клеточный цикл, TDTM.
WRN 141 Вернера синдром, хеликаза, репликация
теломеры.
9. ----
10. TNKS2 67 Танкираза 2, TRF1-взаимодействующий,
анкирин-связанный АДФ-рибозы полимераза 2,
поддержка теломер, АДФ-рибозилирование
белков.
OBFC1 36 Олигонуклеотид-олигосахарид-связывающее
поле 1, поддержка теломеры, ассоциация с
POT1, TPP1.
11. TNKS1BP1 23 Танкиразу 1-связывающий белок 1,
182 kDa, ядерный теломерный гетерохроматин,
TDTM.
SCYL1 14 SCY1-подобный 1, S. cerev. , N-терминальная
киназа-подобный
белок, тератома-ассоциированный белок,
регулятора теломеры связанный белок,
теломеры
транскрипционный-взаимодействующий элемент.
MRE11A 76 MRE11-мейоза рекомбинации гомолог S. cerev. ,
двухцепочных разрывов репарации белок,
3-5-экзонуклеаза, эндонуклеаза одноцепочной
ДНК. TDTM.
ATM 146 Атаксия-телеангиэктазия мутация,
мейотическая рекомбинация, взаимодействие
с TRF2.
12. PTGES3 25 Простагландин Е синтетаза 3, цитозольная,
теломеразы голоэнзима комплекс, активация
теломеразы и поддержка теломер, неактивный
прогестерона рецептор, 23 kDa.
13. LOC283523 2 Подобен теломерного повтора связывающего
фактору 1, изоформа 2.
14. TEP1 46 Теломеразы-ассоциированный белок 1,
TROVE -домен семейства, член 1, теломеразы
голоэнзимный комплекс, ДНК репликация и
хромосомы цикл.
TINF2 3 TIN2, TERF1 взаимодействующий ядерный
фактор 2, теломеры длины регулятор, TDTM.
PARP2 14 АДФ-рибозы полимераза 2.
15. NOLA3 2 Ядерный белок семейство A, член 3, гомолог
NOP10 S. cerv.
BLM 98 Блума синдром, хеликаза.
16. NOMO1 63 NODAL модулятор 1, PM5-белок, теломерная
копия.
TERF2 31 TRF2, Теломеры повтор связывающий фактор 2,
теломеры ДНК и белок связывающий фактор,
клеточный цикл, TDTM.
TERF2IP 10 TERF2-взаимодействующий белок, теломеры
RAP1 белок, с допамин рецептором
взаимодействующий белок 5, связывание
с ДНК теломеры, TDTM.
ACD 3 Адренокортикальной дисплазии гомолог,
поддержка теломеры, взаимодействует с POT1
и TIN2, ДНК, белок TPP1 гомолог.
17. C17ORF31 244 Каждой закороченной теломеры 1A,
Est1p-подобный белок A, поддержка теломер.
18. LOC646359 1 Подобен теломеры повтор связывающий
белок 1, изоформа 2.
19. SIRT2 21 Сиртуин 2, гомолог S. cerv. , спокойного
хроматина комплекс, клеточный цикл.
ERCC1 14 Эксцизионная репарация ДНК 1.
20. RTEL1 40 Регулятор теломеры элонгирующей
хеликазы 1, АТФ-зависимой.
21. ----
22. LOC644899 1 Подобен теломеры повтор связывающий
фактор 2 взаимодействующий белок 1,
TRF2-взаимодействующий теломеры белок
RAP1, hRAP1.
NHP2L1 15 Ядерный высоко мобильных групп белок,
гомолог S. cerv. подобный 1, процессинг
рРНК. Теломеразный комплекс.
XRCC6 43 X-лучей дефектная репарация в клетках
китайского хомячка,
Ku70 тиреоид-волчаночный антиген,
репликация, рекомбинация, репарация
двойных разрывов, входит в состав
комплекса теломеры. АТФ-зависимая
хеликаза 2. Образует гетеродимеры
с Ku80.
X. DKC1 15 Конгенитальный дискератоз 1, дискерин,
теломеразы голоэнзимный комплекс,
регуляция прогрессии клеточного цикла,
рРНК процессинг, TDTM.
Y. CDY1 3 Y-хромосомы хромодомен белок,
теломерный, сперматогенез.
Сокращение TDTM - теломера зависимая теломеры поддержка.
Размер генов показан в тысячах пар нуклеотидов, если меньше
1000 пар нуклеотидов, то 1 округленно.
Информационное приложение. Цитировано с данных генома человека,
по адресу http://ncbi. nlm. nih. gov.
Комплекс теломеразы состоит из следующих основных
компонентов:
теломераза - hTERT
РНК теломеразы - TERC
дискерин - DKC1
GAR1 - NOLA1
NOP10 - NOLA3
NHP2 - NHP2L1.
Комплекс поддержки теломеры, SHELTERIN-COMPLEX , состоит из следующих
основных компонентов, белков, связанных с ДНК теломеры и между собой:
TERF1
TERF2
TINF2
RAP1
TPP1
POT1
Все эти списки наглядно показывают,что проблема длины теломеры
не сводится только к теломеразе.В процессе участвуют около 50
генов и белков.А для геронтологии может быть иметь большее
значение защитные белки типа POT1,которые по словам китайских
ученых и "есть золото".
На тему: «Теломеры и теломераза».
Выполнила:
Жумаханова Адина
Факультет: общественное здравоохранение
Группа:
Курс:1
Алматы 2012
Введение…………………………………………………………………………………...3
1. Определение теломеры и теломеразы …………………………………………..…4-9
1.1.Функции теломер………………………………………………………………....5
1.2. Проблема концевой недорепликации ДНК………………………………….…6
2. Теломеразная активность у млекопитающих: механизмы регуляции…………..9-10
3. Теломераза, рак и старение………………………………………………….……11-13
Заключение…………………………………………………………………………...…..14
Литература……………………………………………………………………..…………15
Приложения…………………………………………………………………………..16-17
Введение.
Работа посвящена изучению строения и функций теломер и теломеразы, изучению их влияния на клеточное строение, экспрессии теломераз в нормальных клетках человека, а также изучению теломеразной активности и длины теломер в опухолевых клетках.
Актуальность работы заключается в изучении влияния фермента теломеразы на развитие опухолевых клеток, изучении возможностях процесса беспрерывного деления благодаря деятельности теломеразы.
Также актуальность работы заключается в изучении процессов старения как организма в целом, так и клетки. Работа дает возможность понять как происходит недорепликация концевых участков ДНК, какие процессы происходят в клетке для её деления, какие ферменты и белки участвуют в этих процессах.
Целью работы является изучение механизмов, сопровождающих деление клетки, изучение влияния теломеразы на внутриклеточные процессы и связь между теломеразой, раковыми клетками и старением клетки.
Теломеры и теломераза
Теломеры (от др.греч. τέλος - конец и μέρος - часть) - концевые участки хромосом. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию. У большинства организмов теломерная ДНК представлена многочисленными короткими повторами. Их синтез осуществляется необычным РНК-содержащим ферментом теломеразой.
Существование специальных структур на концах хромосом было постулировано в 1938 году классиками генетики, лауреатами Нобелевской премии Барбарой Мак-Клинток и Германом Мёллером. Независимо друг от друга они обнаружили, что фрагментация хромосом (под действием рентгеновского облучения) и появление у них дополнительных концов ведут к хромосомным перестройкам и деградации хромосом. В сохранности оставались лишь области хромосом, прилегающие к их естественным концам. Лишенные концевых теломер, хромосомы начинают сливаться с большой частотой, что ведет к тяжелым генетическим аномалиям. Следовательно, заключили они, естественные концы линейных хромосом защищены специальными структурами. Г. Мёллер предложил называть их теломерами.
У большинства эукариот теломеры состоят из специализированной линейной хромосомной ДНК, состоящей из коротких тандемных повторов. В теломерных участках хромосом ДНК вместе со специфически связывающимися с теломерными ДНК-повторами белками образует нуклеопротеидный комплекс - конститутивный (структурный) теломерный гетерохроматин. Теломерные повторы - весьма консервативные последовательности, например повторы всех позвоночных состоят из шести нуклеотидов TTAGGG, повторы всех насекомых - TTAGG, повторы большинства растений - TTTAGGG.
В последующие годы выяснилось, что теломеры не только предотвращают деградацию и слияние хромосом (и тем самым поддерживают целостность генома хозяйской клетки), но и, по-видимому, ответственны за прикрепление хромосом к специальной внутриядерной структуре (своеобразному скелету клеточного ядра), называемой ядерным матриксом. Таким образом, теломеры играют важную роль в создании специфической архитектуры и внутренней упорядоченности клеточного ядра.
У дрожжей повторяющиеся блоки в теломерной ДНК заметно длиннее, чем у простейших, и зачастую не столь регулярные. Каково же было удивление ученых, когда оказалось, что теломерная ДНК человека построена из TTAGGG-блоков, то есть отличается от простейших всего лишь одной буквой в повторе. Более того, из TTAGGG-блоков построены теломерные ДНК (вернее, их G-богатые цепи) всех млекопитающих, рептилий, амфибий, птиц и рыб. Столь же универсален теломерный ДНК-повтор у растений: не только у всех наземных растений, но даже у их весьма отдаленных родственников - морских водорослей он представлен последовательностью TTTAGGG. Впрочем, удивляться здесь особенно нечему, так как в теломерной ДНК не закодировано никаких белков (она не содержит генов), а у всех организмов теломеры выполняют универсальные функции.
1.1.Функции теломер:
1. Участвуют в фиксации хромосом к ядерному матриксу, обеспечивая правильную ориентацию хромосом в ядре.
2.Соединяют друг с другом концы сестринских хроматид, образующихся в хромосоме после S-фазы. Структура теломер однако допускает расхождение хроматид в анафазе. Мутация гена теломеразной РНК с изменением нуклеотидной последовательности теломер приводит к нерасхождению хроматид.
3. Предохраняют от недорепликации генетические значимые отделы ДНК в отсутствие теломераз.
4.Стабилизируют в присутствии теломераз концы разорванных хромосом путем добавления к ним теломер с возможностью функционирования. Примером является восстановление функции гена α – талассемией путем добавления теломер к точкам разрыва длинного плеча 16 хромосомы.
5. Влияют на активность генов. Гены, расположенные рядом с теломерами, функционально менее активны(репрессированы). Данный эффект носит название транскрипционного молчания или сайленсинга. Укорочение теломер приводит к отмене эффекта положения генов с активацией прителомерных генов. В основе сайленсинга может лежать действие белков(Rap1, TRF1), взаимодействующих с теломерами.
6. Выступают в качестве регулятора количества клеточных делений. Каждое деление клетки сопровождается укорочением теломеры на 50-65 пар нуклеотидов. В отсутствие теломеразной активности количество делений клетки будет определяться протяженностью оставшихся теломер.
