6.11: テロメアとテロメラーゼ

テロメアは染色体の保護端であり、6つのヌクレオチドグアニンリッチ配列(たとえば、ヒトのTTAGGG)の繰り返しで構成されています。

その長さは生物によって異なります。ヒト染色体には、約1300〜2500のテロメアリピートが存在し、マウスでは約8300のテロメアリピートが存在します。

DNA複製機構がテロメアに到達すると、染色体の5’末端にある最後のプライマーが除去されると、プライマーのテンプレートとして機能する相補的なDNAがないためにコピーできない一本鎖テロメアDNAの3’オーバーハングが発生します。

この末端複製の問題により、テロメアは細胞分裂のたびに短縮され、最終的には細胞増殖の停止(複製老化とも呼ばれる)につながる可能性があるが、これはテロメラーゼを介した新しいテロメアリピートの合成によって防ぐことができる。

テロメラーゼは、テロメアリピートの鋳型を持つRNAとタンパク質の両方で構成される酵素です。テロメアリピートの3’オーバーハングに結合します。

タンパク質成分である逆転写酵素は、テロメアリピートに相補的なシトシンリッチ配列であるRNAをテンプレートとして使用して、テロメアDNAを一度に6ヌクレオチド伸長します。

次いで、テロメラーゼはヌクレオチドの付加のプロセスを転座し、繰り返す。

独自のプライマーゼサブユニットを含むDNAポリメラーゼαは、プライマーを追加し、延長された親DNA鎖をコピーできます。

テロメアの伸長後、6サブユニットタンパク質であるシェルタリンは、テロメアの二本鎖部分とプライマーの除去後に残る3プライムオーバーハングに結合します。

その後、この複合体はループバックして上流のDNAに挿入され、テロメアリピートの相補配列への3’オーバーハング結合によって引き起こされる置換ループ(Dループ)が生じます。この挿入により、テロメアの端が所定の位置に固定され、より大きなテロメアループ、またはTループが形成されます。

シェルタリンの結合とTループの形成は、DNA修復機構の分解、エンドツーエンドの融合、および不適切な活性化から染色体を保護します。