Anatomija-Leksika

Telomeres

definīcija

Telomēri ir katras DNS sastāvdaļa. Tie atrodas hromosomu galos, un nekādā gadījumā tie neekodē gēnus. Atšķirībā no pārējās hromosomas telomeriem nav divpavedienu DNS. Tie ir pieejami kā viena virkne.

Pretstatā pārējiem DNS, tiem arī nav liela mainība secībā pēc bāzēm, bet tie sastāv no atkārtotām bāzes sekvencēm. Tas ir svarīgi viņu funkcijas veikšanai.

Atkārtojušos secību dēļ hromosomas telomēri saliecas tādā veidā, ka tie neļauj fermentam uzbrukt hromosomas galam. Ar katru šūnu ciklu notiek šūnu proliferācijas izraisīto telomēru saīsināšanās.

Telomēru anatomiskās sarežģītības

Katra hromosoma sastāv no diviem DNS virzieniem, kas virzās dažādos virzienos, tā sauktajā antiparalēlajā virzienā. Telomers atrodas DNS virknes katras puses galā. Tādējādi atkarībā no šūnu cikla katrā hromosomā ir vai nu divi, vai četri telomēri. Kopumā vienā šūnā ar 46 hromosomām ir 96 vai 192 telomēri.

Ja DNS virzieni vienkārši beidzas akli, tas dažādiem proteīniem dotu iespēju uzbrukt DNS. Pretstatā lielai daļai DNS telomēros nav nekādas informācijas, kas ir svarīga šūnu funkcijai.

Drīzāk telomeros ir bāzes secība, kas tiek atkārtota atkal un atkal. Šī secība sastāv no sešām bāzēm un trīs reizes satur guanīnu, vienreiz adenozīnu un divreiz timīnu. Šī atkārtotā secība galu galā noved pie telomēru bāzu savienošanās pārī ar otru. Tas noved pie galu salocīšanas un telomēri vairs neatrodas kā viena virkne, bet kā spole. Lai šūnas replikācijas laikā vairotos, tomēr ir nepieciešams, lai salocītie telomēri izvērstos.

Kādas ir telomēru funkcijas?

Telomeriem būtībā ir divas lomas. No vienas puses, tie ir svarīgi normāla šūnu cikla laikā vai G0 fāzes laikā. Fermenti eksistē šūnās, kas nepārtraukti sadala DNS. Tas, no vienas puses, kalpo iebrucēju atvairīšanai, bet, no otras puses, tas arī nav vēlams. Tas rada milzīgas problēmas normālam šūnas kodola DNS un var izraisīt nevēlamus notikumus.

Lai tas nenotiktu, katras DNS virknes galā vienā pusē ir pārkare - telomērs. Tā kā telomērs sastāv no pamatnes sekvencēm, kas nekodē olbaltumvielas, tas vien ir kodējošās DNS aizsardzība, jo tas vispirms tiek sadalīts. Turklāt, salocot telomērus, DNS noārdošajiem fermentiem ir grūti atrast punktu, kurā viņi var sākt savu noārdīšanos, izliekot brīvo DNS galu. Turklāt salocītie telomēri nodrošina īpašu olbaltumvielu saistīšanas vietas. Šie proteīni ir samērā lieli, lai aizsargātu DNS galu.

No otras puses, telomēri ir svarīgi replikācijas laikā, t.i., DNS dubultošanās laikā. To struktūras dēļ atbildīgie fermenti nevar sākt dubultot DNS DNS virknes galā. Tā rezultātā ar katru ciklu tiek zaudēti bāzes pāri, un hromosomas tiek nepārtraukti saīsinātas. Lai tas neizraisītu priekšlaicīgu būtisku DNS segmentu zaudēšanu, telomēri atrodas galos. Tie nesatur nekādu ģenētiski svarīgu informāciju un bez jebkādām problēmām var izdzīvot dažu bāzu zaudējumu.

Šī tēma varētu jūs interesēt arī: Šūnas kodola uzdevumi

Telomeres slimības

Telomeriem var būt nopietna ietekme. Šādas sekojošas iedarbības gadījumā parasti iemesls ir olbaltumvielu kodējošās DNS bojājums.

Telomeres slimību visbiežāk izraisa olbaltumvielu kompleksu deficīts (Patvērums), kas atrodas ap telomeriem vai ko izraisa ferments telomerāze. Tas veicina struktūras traucējumus, samazinot aizsardzību.

Relatīvi lielā hromosomu skaita dēļ slimību kategoriju nevar ticami attiecināt uz telomērisku slimību. Tas nozīmē, ka var tikt ietekmēti daudzi dažādi orgāni.

Telomeropātija

Terminu telomeropātija lieto slimībām, kas rodas bojātu telomēru dēļ. Telomeru slimību parasti lieto kā līdzvērtīgu terminu. Šo slimību neatgriezeniska cēloņa dēļ visas telomeropātijas būs hroniskas.

Telomeropātijā telomēri parasti tiek saīsināti tādā mērā, ka sekojošajai DNS tiek uzbrukuši fermenta telomerāzes vai olbaltumvielu, kas veido patversmes kompleksu, trūkuma dēļ. Dažreiz tiek ietekmēta DNS, kas kodē olbaltumvielas, tāpēc kaitējumu var sajust ķermenī.

Telomeropātijas ietver lielu skaitu slimību, kas nav īpaši raksturīgas telomeropātijām. Tas nozīmē, ka simptomi ir ļoti dažādi, un tiem bieži ir citi cēloņi. Arī slimības smagums ir ļoti atšķirīgs, un hroniska gaita ar simptomiem var būt spēcīga vai vāja.

Biežāk sastopamās telomeropātijas ir pneimonija, aknu ciroze vai anēmija un kaulu smadzeņu bojājumi.

Kāda loma telomeriem ir novecošanā?

Mums novecojot, cilvēka ķermeņa vajadzība pēc jaunām šūnām turpinās. Cita starpā tas ir nepieciešams, lai uzturētu procesus dažādu orgānu atsevišķās šūnās.

Šīs jaunās šūnas tiek izveidotas, daloties šūnās (Mitoze) kā daļu no šūnu cikla. Pirms dalīšanas visi šūnu organeli un visa DNS tiek dubultota. Šo procesu sauc par replikāciju. Katrā šūnā pastāv īpaši fermenti. Tomēr atbildīgās enzīmi savas struktūras dēļ nevar sākt dubultot DNS katras DNS virknes beigās.

Tā rezultātā ar katru ciklu tiek zaudēti bāzes pāri, un hromosomas tiek nepārtraukti saīsinātas.

Telomēri atrodas galos tā, ka tas nenoved pie svarīgu DNS segmentu agrīna zuduma. Tie nesatur nekādu ģenētiski svarīgu informāciju un bez jebkādām problēmām var izdzīvot dažu bāzu zaudējumu. Ar vecumu telomeri tomēr samazinās zem noteikta garuma, kas ir bīstami un potenciāli saistīti ar bojājumiem.

Tas noved pie neatgriezeniska šūnu cikla apstāšanās, novecošanās vai plānotās šūnas nāves. Tādējādi ķermenis nepārtraukti zaudē atjaunošanās iespējas un noveco.

Arī mūsu nākamais raksts varētu jūs interesēt: Novecošanās process

Kādu lomu viņi spēlē vēža attīstībā?

Telomeriem var būt būtiska loma arī vēža attīstībā. Biežāk vēža cēlonis ir mutācija DNS virknē. Tomēr vēža attīstībā saīsināšanai ir liela nozīme kā novecošanai.

Ar īsākiem telomēriem vēzis attīstās biežāk. Iemesls tam ir lielāka varbūtība, ka tiks uzbrukta DNS dubultās virknes daļa, kas kodē olbaltumvielas un satur gēnus. Riska faktors tam ir īsie telomēri, kas atrodas jau no dzimšanas brīža.

Turklāt, visticamāk, zems fermenta telomerāzes un patversmes olbaltumvielu kompleksa līmenis. Telomeriem ir svarīga loma arī jau esošā vēža gadījumā.

Šūnām deģenerējoties, palielinās šūnu augšana un palielinās šūnu dalīšanās. Tas noved pie ātrāka telomēru saīsināšanās, kas palielina turpmākās deģenerācijas iespējamību. Šūna mēģina uz to reaģēt, izmantojot dažādus mehānismus, bet vēža šūnās tas reti izdodas.

Kas ir telomerāze?

Telomerāze ir ferments, kas rodas katrā cilvēka šūnā, bet to nevar noteikt visās šūnās. Telomerāze ir īpaši aktīva šādās šūnās:

Kaulu smadzeņu šūnas
Cilmes šūnas
Dzimumšūnas šūnas (Spermas un olšūnu prekursori)
embrionālās šūnas

Tas notiek galvenokārt šūnas kodolā, jo tieši tur atrodas tā darbības vieta. Fermenta galvenais uzdevums ir samazināt DNS telomēru pamatnes zudumus hromosomu beigās replikācijas laikā. Tas ir svarīgi, jo pretējā gadījumā ar katru šūnu dalīšanos samērā lieli DNS zudumi struktūras dēļ samazina šūnu dzīves ilgumu.

Tas ir viens no nedaudzajiem fermentiem, kam šim nolūkam ir reversās transkriptāzes funkcija. Tas nozīmē, ka tas var ģenerēt jaunu DNS virkni no RNS virknes, kas faktiski ir DNS kopija.

Pārējiem cilvēka ķermeņa fermentiem šī funkcija nav. Tam telomerāze sastāv no neliela RNS sekcijas, kas kalpo par veidni jaunajai DNS sadaļai. Lai to izdarītu, ferments izmanto faktu, ka secība uz telomeriem notiek atkārtoti. RNS bāzes secība ir komplementāra šai atkārtošanās secībai. Jaunā DNS virkne tiek pievienota telomēra galā.

Vai uzturs var ietekmēt telomerus?

Daži medicīnas speciālisti un pētnieki ir noskaidrojuši, ka uzturs ietekmē telomērus. Par to jau ir veikti vairāki pētījumi, bet daži no tiem ir pretrunīgi.

Tiek apgalvots, ka veselīgs uzturs palielina telomerāzes aktivitāti, tāpēc telomēru saīsināšanās šūnu dalīšanās laikā notiek lēnāk. Turklāt telomerāzēm vajadzētu pat spēt pagarināties, ņemot vērā telomerāzes augsto aktivitāti.

Ja vien iespējams, uztura pamatā jābūt augu izcelsmes produktiem. Telomeru ietekmē ar uzturu ir svarīgi arī daudz vitamīnu, kas neitralizē oksidatīvo stresu šūnās. Tā rezultātā DNS dubultā virkne tiek sabojāta mazāk. Tiek teikts, ka arī Omega-3 taukskābēm, kuras ir daudz taukskābju zivīs, ir pozitīva ietekme.

Tāpat kā praktiski visās prognozēs, papildus uzturam, fiziskām aktivitātēm un mazākām fiziskām aktivitātēm ir arī pozitīva ietekme uz telomēru garumu, tāpēc jums tam jāpievērš uzmanība.

Sīkāku informāciju par šo tēmu varat izlasīt sadaļā: Pretnovecošanās un uzturs