6.11: Telomery i telomeraza

Telomer jest ochronnym końcem chromosomu, składającym się z powtarzających się sześciu sekwencji nukleotydowych bogatych w guaninę, na przykład TTAGGG u ludzi.

Jego długość różni się w zależności od organizmu. W chromosomach ludzkich występuje około 1300 do 2500 powtórzeń telomerów i około 8300 u myszy.

Kiedy maszyneria replikacji DNA dociera do telomerów, napotyka wyjątkowy problem: usunięcie ostatniego startera na końcu 5′ chromosomu powoduje 3′ zwis jednoniciowego telomerowego DNA, którego nie można skopiować, ponieważ nie ma komplementarnego DNA, które działałoby jako matryca dla startera.

Ze względu na ten problem z replikacją końcową, telomery mogą ulegać skróceniu przy każdym podziale komórki, co ostatecznie prowadzi do zatrzymania proliferacji komórek, znanego również jako starzenie replikacyjne; jednak można temu zapobiec poprzez syntezę nowych powtórzeń telomerów za pośrednictwem telomerazy.

Telomeraza jest enzymem złożonym zarówno z RNA z matrycą dla powtórzeń telomerowych, jak i białka. Wiąże się z 3′ zwisem powtórzeń telomerów.

Składnik białkowy, odwrotna transkryptaza, wydłuża DNA telomeru o sześć nukleotydów na raz, wykorzystując RNA, bogatą w cytozynę sekwencję komplementarną do powtórzeń telomerów, jako matrycę.

Telomeraza następnie przemieszcza się i powtarza proces dodawania nukleotydów.

Polimeraza DNA α, która zawiera własną podjednostkę prymazową, może następnie dodać starter i skopiować rozszerzoną macierzystą nić DNA.

Po wydłużeniu telomerów schronienie, białko składające się z sześciu podjednostek, wiąże się z dwuniciowym fragmentem telomeru i 3 głównymi zwisami, które pozostają po usunięciu startera.

Kompleks ten następnie zapętla się z powrotem i wstawia się do poprzedzającego DNA, powodując pętlę przemieszczenia lub pętlę D, spowodowaną wiązaniem się nawisu 3′ z komplementarną sekwencją w powtórzeniu telomerów. To wstawienie zakotwicza koniec telomeru w miejscu, tworząc większą pętlę telomerów lub pętlę T.

Wiązanie schronienia i tworzenie pętli T chroni chromosom przed degradacją, fuzją typu end-to-end i niewłaściwą aktywacją maszynerii naprawy DNA.