Анатомия-Лексикон

Теломери

определение

Теломерите са част от всяка ДНК. Те са в краищата на хромозомите и в никакъв случай не кодират гени. За разлика от останалата част на хромозомата, теломерите нямат двуверижна ДНК. Предлагат се като единична нишка.

За разлика от останалата част от ДНК, те също не показват висока вариабилност в реда на основите, но се състоят от повтарящи се базови последователности. Това е важно за изпълнението на тяхната функция.

Повтарящите се последователности карат теломерите на хромозомата да се извиват по такъв начин, че да не позволят на ензим да атакува края на хромозомата. С всеки клетъчен цикъл има съкращаване на теломерите, причинено от клетъчна пролиферация.

Анатомични сложности на теломерите

Всяка хромозома се състои от две вериги ДНК, които се движат в различни посоки, така наречената антипаралелна посока. От всяка страна на ДНК веригата има теломера в края. По този начин, в зависимост от клетъчния цикъл, има две или четири теломери на хромозома. Общо има 96 или 192 теломера на клетка с 46 хромозоми.

Ако нишките на ДНК просто завършват сляпо, това ще даде възможност на различни протеини да атакуват ДНК. За разлика от голяма част от ДНК, теломерите не носят никаква информация, която е важна за функцията на клетките.

По-скоро в теломерите има базова последователност, която се повтаря отново и отново. Тази последователност се състои от шест основи и има гуанин три пъти, аденозин веднъж и тимин два пъти. Тази повтаряща се последователност в крайна сметка води до основите на теломера, образуващи сдвояване на основи един с друг. Това води до сгъване на краищата и теломерите вече не присъстват като единична верига, а като намотка. За да се размножават клетките по време на репликацията, е необходимо сгънатите теломери да се разгънат.

Какви са функциите на теломерите?

Теломерите по същество имат две роли. От една страна, те са важни по време на нормалния клетъчен цикъл или по време на фаза G0. В клетките съществуват ензими, които непрекъснато разграждат ДНК. Това служи от една страна за предпазване от натрапници, но от друга страна също е нежелателно. Това създава огромен проблем за нормалната ДНК на клетъчното ядро и може да доведе до нежелани събития.

За да се предотврати това, има надвес, теломерите, от едната страна в края на всяка отделна верига на ДНК. Тъй като теломоерът се състои от базови последователности, които не кодират протеини, само това е защита за кодиращата ДНК, тъй като първо се разгражда. Освен това, чрез сгъване на теломерите, ДНК-разграждащите ензими е трудно да се намери точка, в която те могат да започнат своето разграждане чрез навиване на свободния край на ДНК.Освен това сгънатите теломери осигуряват места за свързване на специални протеини. Тези протеини са относително големи, за да защитят защитно ДНК края.

От друга страна, теломерите са важни по време на репликацията, т.е.по време на дублирането на ДНК. Поради структурата, отговорните ензими не могат да започнат да удвояват ДНК в края на ДНК веригата. В резултат на това има загуба на базови двойки с всеки цикъл и хромозомите непрекъснато се съкращават. За да не доведе до преждевременна загуба на основни ДНК сегменти, теломерите се намират в краищата. Те не носят никаква генетично важна информация и могат да преживеят загуба на няколко бази без никакви проблеми.

Тази тема също може да ви интересува: Функции на клетъчното ядро

Болести на теломерите

Теломерите могат да имат сериозни ефекти. В случай на такъв последващ ефект обикновено причината е увреждането на ДНК, кодираща протеини.

Болестта на теломерите най-често се причинява от дефицит на протеинови комплекси (Шелтерин), които са разположени около теломерите или са причинени от ензима теломераза. Това насърчава структурно разрушаване чрез намалена защита.

Поради относително големия брой хромозоми, категория заболявания не може надеждно да бъде причислена към теломерна болест. Това означава, че могат да бъдат засегнати много различни органи.

Теломеропатия

Терминът теломеропатия се използва за заболявания, които се появяват поради увредени теломери. Теломерната болест обикновено се използва като еквивалентен термин. Поради необратимата причина за тези заболявания, всички теломеропатии ще бъдат хронични.

При теломеропатията теломерите обикновено се съкращават до такава степен, че последващата ДНК се атакува поради липса на ензима теломераза или протеините, които образуват защитния комплекс. Понякога се засяга ДНК, кодираща протеини, така че увреждането може да се усети в тялото.

Теломеропатиите включват голям брой заболявания, които не са много специфични за теломеропатиите. Това означава, че симптомите са много разнообразни и често имат други причини. Тежестта на заболяването също е много различна и хроничният ход със симптомите може да бъде силен или слаб.

По-често срещаните теломеропатии включват пневмония, цироза на черния дроб или анемия и увреждане на костния мозък.

Каква роля играят теломерите при стареенето?

С напредването на възрастта потребността на човешкото тяло от нови клетки продължава. Освен всичко друго, това е необходимо за поддържане на процесите в отделните клетки на различните органи.

Тези нови клетки се създават чрез клетъчно делене (Митоза) като част от клетъчния цикъл. Преди разделянето всички клетъчни органели и цялата ДНК се удвояват. Този процес се нарича репликация. Във всяка клетка има специфични ензими за тази цел. Въпреки това, поради своята структура, отговорните ензими не могат да започнат да удвояват ДНК в края на всяка ДНК верига.

В резултат на това има загуба на базови двойки с всеки цикъл и хромозомите непрекъснато се съкращават.

Теломерите са разположени в краищата, така че това да не доведе до ранна загуба на важни ДНК сегменти. Те не носят никаква генетично важна информация и могат да преживеят загуба на няколко бази без никакви проблеми. С напреднала възраст обаче теломерите не достигат определена дължина, което е опасно и потенциално свързано с увреждане.

Това води или до необратим арест на клетъчния цикъл, стареене или до планирана смърт на клетката. По този начин тялото непрекъснато губи своя потенциал за обновяване и остарява.

Следващата ни статия също може да бъде интересна за вас: Процес на стареене

Каква роля играят те в развитието на рака?

Теломерите също могат да играят съществена роля в развитието на рак. По-често обаче причината за рака е мутация в ДНК веригата. При развитието на рак обаче съкращаването играе роля, както при стареенето.

При по-къси теломери ракът е по-вероятно да се развие. Причината за това е по-голяма вероятност частта от ДНК двойната верига, която кодира протеини и съдържа гени, да бъде атакувана. Рисков фактор за това са късите теломери, които присъстват вече от раждането.

В допълнение, ниските нива на ензима теломераза и защитния протеинов комплекс го правят по-вероятно. Теломерите също играят важна роля при съществуващия рак.

В контекста на дегенерацията на клетките се наблюдава повишен клетъчен растеж и повишено клетъчно делене. Това води до по-бързо съкращаване на теломерите, което прави по-вероятно по-нататъшното израждане. Клетката се опитва да реагира на това чрез различни механизми, но това рядко е успешно при раковите клетки.

Какво е теломераза?

Теломеразата е ензим, който се среща във всяка човешка клетка, но не може да бъде открит във всички клетки. Теломеразата е особено активна в следните клетки:

Клетки от костния мозък
Стволови клетки
Зародишни клетки (Предшественици на сперматозоиди и яйцеклетки)
ембрионални клетки

Той се среща главно в клетъчното ядро, тъй като тук е мястото на неговото действие. Основната задача на ензима е да сведе до минимум основната загуба на теломерите на ДНК в края на хромозомите по време на репликацията. Това е от съществено значение, тъй като в противен случай при всяко клетъчно делене относително високата загуба на ДНК поради структурата води до намалена продължителност на живота на клетките.

Това е един от малкото ензими, който има функцията на обратна транскриптаза за тази цел. Това означава, че може да генерира нова ДНК верига от РНК верига, която всъщност е копие на ДНК.

Останалите ензими на човешкото тяло нямат тази функция. За това теломеразата се състои от малка част от РНК, която служи като шаблон за новия участък от ДНК. За целта ензимът се възползва от факта, че последователност се появява многократно върху теломерите. Базовата последователност на РНК е комплементарна на тази повтаряща се последователност. Новата верига на ДНК се добавя към края на теломерата.

Може ли диетата да повлияе на теломерите?

Някои медицински специалисти и изследователи признават, че диетата засяга теломерите. Вече са проведени няколко проучвания по този въпрос, но някои от тях са противоречиви.

Здравословната диета трябва да увеличи активността на теломеразата, така че съкращаването на теломерите по време на клетъчното делене да става с по-бавна скорост. Освен това теломерите дори трябва да могат да се удължават поради високата активност на теломеразата.

Диетата трябва да се основава на растителни продукти, когато е възможно. Високият прием на витамини, които противодействат на оксидативния стрес в клетките, също е важен за влиянието върху теломерите чрез диета. Това води до по-малко увреждане на ДНК двойната верига. Твърди се, че омега-3 мастните киселини, които има много в мазна риба, имат положителен ефект.

Както при практически всички прогнози, освен диетата, упражненията и по-малкото физическо натоварване също имат положителен ефект върху дължината на теломерите, поради което трябва да обърнете внимание на това.

Можете да прочетете по-подробна информация по тази тема под: Антиейдж и хранене