In eukaryotic DNA replication, a single-stranded DNA fragment remains at the end of a chromosome after the removal of the final primer. This section of DNA cannot be replicated in the same manner as the rest of the strand because there is no 3’ end to which the newly synthesized DNA can attach. This non-replicated fragment results in gradual loss of the chromosomal DNA during each cell duplication. Additionally, it can induce a DNA damage response by enzymes that recognize single-stranded DNA. To avoid this, a buffer zone composed of a repeating nucleotide sequence and a protein complex, called a telomere is present at the ends of the chromosomes which protects the ends of the chromosomes.
Telomerase, a ribonucleoprotein enzyme composed of both RNA and proteins, can synthesize and elongate the lost DNA. Telomerase RNA component (TERC) contains a template nucleotide sequence for the synthesis of the telomeric repeats. The TERC length and sequence vary between organisms In ciliates, it is around 150 nucleotides long, whereas, in yeast, it is approximately 1150 nucleotides. The protein component, telomerase reverse transcriptase (TERT), synthesizes short telomere repeats using the template strand present in the TERC.
In mammals, the telomere is protected by shelterin which is a complex of six different proteins: telomeric repeat binding factor 1 (TRF1), telomeric repeat binding factor 2 (TRF2), protection of telomere 1 (POT1), TRF1 interacting nuclear factor 2 (TIN2), TIN2-POT1 organizing protein (TPP1) and repressor/activator protein 1 (RAP1). Proteins present in the shelterin complex are involved in important functions such as telomerase recruitment, regulation of telomere length, and providing binding sites for accessory proteins.
Telomerase expression can increase the lifespan of a cell and allow it to proliferate continuously, a characteristic feature of a cancer cell. Telomerase activity has been observed in almost 90% of cancer cells which makes them a target of current research for new cancer treatments.
텔로미어는 염색체의 보호 말단으로, 6개의 뉴클레오티드 구아닌이 풍부한 염기서열(예: 인간의 TTAGGG)이 반복되는 것으로 구성됩니다.
그 길이는 유기체마다 다릅니다. 인간 염색체에는 약 1300-2500개의 텔로미어 반복이 존재하고 마우스에는 약 8300개의 텔로미어 반복이 있습니다.
DNA 복제 기계가 텔로미어에 도달하면, 독특한 문제에 부딪히게 됩니다: 염색체의 5′ 말단에서 마지막 프라이머를 제거하면 프라이머의 주형으로 작용할 상보적인 DNA가 없기 때문에 복제할 수 없는 단일 가닥 텔로머릭 DNA의 3′ 돌출부가 발생합니다.
이러한 말단 복제 문제로 인해, 텔로미어는 각 세포 분열과 함께 짧아질 수 있으며, 이는 결국 복제 노화(replicative senescence)라고도 알려진 세포 증식의 정지로 이어질 수 있습니다. 그러나, 이것은 새로운 텔로미어 반복의 텔로머라제 매개 합성에 의해 예방될 수 있습니다.
텔로머라제는 텔로미어 반복을 위한 주형을 가진 RNA와 단백질로 구성된 효소입니다. 그것은 텔로미어 반복의 3′ 돌출부에 결합합니다.
역전사효소(reverse transcriptase)인 단백질 성분은 텔로미어 반복에 상보적인 시토신이 풍부한 서열인 RNA를 주형으로 사용하여 텔로미어 DNA를 한 번에 6개의 뉴클레오티드를 확장합니다.
그런 다음 텔로머라아제는 뉴클레오티드를 전위시키고 첨가 과정을 반복합니다.
자체 primase subunit을 포함하는 DNA 중합효소 α은 프라이머를 추가하고 확장된 부모 DNA 가닥을 복사할 수 있습니다.
텔로미어 확장 후, 6개 소단위 단백질인 쉘터린(shelterin)은 텔로미어의 이중 가닥 조각과 프라이머를 제거한 후 남아 있는 3개의 프라임 돌출부에 결합합니다.
그런 다음 이 복합체는 다시 루프를 형성하여 업스트림 DNA에 삽입되어 텔로미어 반복의 상보적 서열에 대한 3′ 돌출부 결합으로 인해 발생하는 변위 루프 또는 D-루프를 생성합니다. 이 삽입은 텔로미어의 끝을 제자리에 고정하여 더 큰 텔로미어 루프 또는 T-루프를 형성합니다.
쉘터린의 결합과 T-루프의 형성은 염색체의 분해, 종단 간 융합 및 DNA 복구 기계의 부적절한 활성화로부터 보호합니다.
Related Videos
DNA Replication
50.8K views
DNA Replication
43.3K views
DNA Replication
26.8K views
DNA Replication
35.3K views
DNA Replication
13.6K views
DNA Replication
48.8K views
DNA Replication
21.0K views
DNA Replication
32.8K views
DNA Replication
9.3K views
DNA Replication
30.7K views
DNA Replication
22.9K views
DNA Replication
4.1K views
DNA Replication
7.4K views
DNA Replication
11.9K views
DNA Replication
3.6K views
DNA Replication
13.8K views