Анатомо-Лексикон

Теломеры

определение

Теломеры являются частью каждой ДНК. Они находятся на концах хромосом и ни в коем случае не кодируют гены. В отличие от остальной части хромосомы, теломеры не имеют двухцепочечной ДНК. Они доступны в виде одинарной нити.

В отличие от остальной ДНК, они также не демонстрируют большой изменчивости в порядке оснований, но состоят из повторяющихся последовательностей оснований. Это важно для выполнения их функции.

Повторяющиеся последовательности заставляют теломеры хромосомы сворачиваться таким образом, что они не позволяют ферменту атаковать конец хромосомы. С каждым клеточным циклом происходит укорачивание теломер, вызванное пролиферацией клеток.

Анатомические тонкости теломер

Каждая хромосома состоит из двух нитей ДНК, идущих в разных направлениях, так называемом антипараллельном направлении. С каждой стороны нити ДНК на конце есть теломеры. Таким образом, в зависимости от клеточного цикла на хромосому приходится либо два, либо четыре теломера. Всего на клетку с 46 хромосомами приходится 96 или 192 теломер.

Если бы нити ДНК просто обрывались вслепую, это дало бы возможность различным белкам атаковать ДНК. В отличие от большей части ДНК, теломеры не несут никакой информации, важной для функционирования клеток.

Скорее, в теломерах есть последовательность оснований, которая повторяется снова и снова. Эта последовательность состоит из шести оснований и содержит трижды гуанин, один раз аденозин и дважды тимин. Эта повторяющаяся последовательность в конечном итоге приводит к тому, что основания теломер образуют пары оснований друг с другом. Это приводит к складыванию концов, и теломеры больше не представляют собой единую нить, а представляют собой клубок. Однако для размножения клеток во время репликации необходимо, чтобы сложенные теломеры раскрылись.

Каковы функции теломер?

Теломеры, по сути, выполняют две роли. С одной стороны, они важны во время нормального клеточного цикла или во время фазы G0. Внутри клеток существуют ферменты, которые непрерывно расщепляют ДНК. Это служит, с одной стороны, для отражения злоумышленников, но с другой стороны, это также нежелательно. Это создает огромную проблему для нормальной ДНК ядра клетки и может привести к нежелательным явлениям.

Чтобы этого не произошло, с одной стороны на конце каждой отдельной нити ДНК есть выступ - теломер. Поскольку теломер состоит из базовых последовательностей, которые не кодируют белки, это само по себе является защитой для кодирующей ДНК, поскольку она сначала расщепляется. Более того, сворачивая теломеры, ферменты, разлагающие ДНК, затрудняются найти точку, в которой они могут начать свою деградацию, скручивая свободный конец ДНК.Кроме того, свернутые теломеры обеспечивают сайты связывания для особых белков. Эти белки относительно большие, чтобы защищать конец ДНК.

С другой стороны, теломеры важны во время репликации, то есть во время дупликации ДНК. Из-за структуры ответственные ферменты не могут начать удваивать ДНК на конце цепи ДНК. В результате с каждым циклом происходит потеря пар оснований, и хромосомы постоянно укорачиваются. Чтобы это не привело к преждевременной потере важных сегментов ДНК, теломеры расположены на концах. Они не несут никакой генетически важной информации и могут без проблем пережить потерю нескольких баз.

Эта тема также может быть вам интересна: Функции ядра клетки.

Теломерные болезни

Теломеры могут иметь серьезные последствия. В случае такого последующего эффекта обычно причиной является повреждение ДНК, кодирующей белки.

Болезнь теломер чаще всего вызывается дефицитом белковых комплексов (Убежище), которые расположены вокруг теломер или вызваны ферментом теломеразой. Это способствует структурному разрушению за счет снижения защиты.

Из-за относительно большого количества хромосом категория заболеваний не может быть надежно отнесена к теломерному заболеванию. Это означает, что могут быть затронуты многие органы.

Теломеропатия

Термин теломеропатия используется для обозначения заболеваний, которые возникают из-за повреждения теломер. Болезнь теломер обычно используется как эквивалентный термин. Из-за необратимой причины этих заболеваний все теломеропатии будут хроническими.

При теломеропатии теломеры обычно укорачиваются до такой степени, что последующая ДНК подвергается атаке из-за недостатка фермента теломеразы или белков, которые образуют комплекс укрытия. Иногда нарушается ДНК, кодирующая белки, поэтому повреждение можно почувствовать в организме.

Теломеропатии включают большое количество заболеваний, которые не очень специфичны для теломеропатий. Это означает, что симптомы очень разнообразны и часто имеют другие причины. Тяжесть заболевания тоже очень разная, и хроническое течение с симптомами может быть сильным или слабым.

Наиболее распространенные теломеропатии включают пневмонию, цирроз печени или анемию и повреждение костного мозга.

Какую роль теломеры играют в старении?

С возрастом потребность человеческого тела в новых клетках сохраняется. Помимо прочего, это необходимо для поддержания процессов в отдельных клетках различных органов.

Эти новые клетки создаются путем деления клеток (Митоз) как часть клеточного цикла. Перед делением все органеллы клетки и вся ДНК удваиваются. Этот процесс называется репликацией. Для этого в каждой клетке есть определенные ферменты. Однако из-за своей структуры ответственные ферменты не могут начать удваивать ДНК на конце каждой цепи ДНК.

В результате с каждым циклом происходит потеря пар оснований, и хромосомы постоянно укорачиваются.

Теломеры расположены на концах, поэтому это не приводит к преждевременной потере важных сегментов ДНК. Они не несут никакой генетически важной информации и могут без проблем пережить потерю нескольких баз. Однако с возрастом теломеры не достигают определенной длины, что опасно и потенциально связано с повреждением.

Это приводит либо к необратимой остановке клеточного цикла, старению, либо к запланированной гибели клетки. Таким образом, тело постоянно теряет свой потенциал к обновлению и стареет.

Наша следующая статья тоже может быть вам интересна: Процесс старения

Какую роль они играют в развитии рака?

Теломеры также могут играть важную роль в развитии рака. Однако чаще причиной рака является мутация в цепи ДНК. Однако в развитии рака укорочение играет такую же роль, как и при старении.

Чем короче теломеры, тем выше вероятность развития рака. Причина этого - более высокая вероятность того, что часть двойной цепи ДНК, которая кодирует белки и содержит гены, будет атакована. Фактором риска являются короткие теломеры, которые присутствуют уже с рождения.

Кроме того, низкий уровень фермента теломеразы и белкового комплекса укрытия делает его более вероятным. Теломеры также играют важную роль в уже существовавшем раке.

В контексте дегенерации клеток наблюдается усиленный рост клеток и повышенное деление клеток. Это приводит к более быстрому укорачиванию теломер, что повышает вероятность дальнейшей дегенерации. Клетка пытается отреагировать на это с помощью различных механизмов, но в случае раковых клеток это редко бывает успешным.

Что такое теломераза?

Теломераза - это фермент, который присутствует в каждой клетке человека, но не может быть обнаружен во всех клетках. Теломераза особенно активна в следующих клетках:

Клетки костного мозга
Стволовые клетки
Зародышевые клетки (Предшественники сперматозоидов и яйцеклеток)
эмбриональные клетки

Это происходит в основном в ядре клетки, так как именно здесь находится его место действия. Основная задача фермента - минимизировать потерю оснований теломер ДНК на концах хромосом во время репликации. Это важно, потому что в противном случае с каждым делением клетки относительно высокая потеря ДНК из-за структуры приводит к сокращению продолжительности жизни клеток.

Это один из немногих ферментов, который выполняет для этой цели функцию обратной транскриптазы. Это означает, что он может генерировать новую цепь ДНК из цепи РНК, которая на самом деле является копией ДНК.

Остальные ферменты человеческого тела не имеют этой функции. Для этого теломераза состоит из небольшого участка РНК, который служит шаблоном для нового участка ДНК. Для этого фермент использует тот факт, что последовательность повторяется на теломерах. Последовательность оснований РНК комплементарна этой повторяющейся последовательности. Новая цепь ДНК добавляется к концу теломеры.

Может ли диета повлиять на теломеры?

Некоторые медицинские работники и исследователи признают, что диета влияет на теломеры. По этому поводу уже проведено несколько исследований, но некоторые из них носят противоречивый характер.

Здоровая диета должна повышать активность теломеразы, чтобы укорочение теломер во время деления клеток происходило медленнее. Кроме того, теломеры даже должны иметь возможность удлиняться из-за высокой активности теломеразы.

По возможности диета должна основываться на растительных продуктах. Высокое потребление витаминов, которые противодействуют окислительному стрессу в клетках, также важно для воздействия на теломеры с помощью диеты. Это приводит к меньшему повреждению двойной цепи ДНК. Считается, что жирные кислоты омега-3, которых много в жирной рыбе, также имеют положительный эффект.

Как и практически все прогнозы, помимо диеты, упражнения и меньшая физическая активность также положительно влияют на длину теломер, поэтому вам следует обратить на это внимание.

Вы можете прочитать более подробную информацию по этой теме в разделе: Антивозрастное питание и питание.