Anatoomia-Leksikon

Telomeres

määratlus

Telomeerid on osa igast DNA-st. Need asuvad kromosoomide otstes ja mingil juhul ei kodeeri nad geene. Erinevalt ülejäänud kromosoomist puudub telomeeridel kaheahelaline DNA. Need on saadaval ühe ahelana.

Vastupidiselt ülejäänud DNA-le ei ole neil ka aluste järjekorras suurt varieeruvust, vaid need koosnevad korduvatest alusjärjestustest. See on oluline nende funktsiooni täitmiseks.

Korduvate järjestuste tõttu kõverduvad kromosoomi telomeerid nii, et nad ei lase ensüümil kromosoomi otsa rünnata. Iga rakutsükliga lüheneb raku proliferatsioonist põhjustatud telomeeride arv.

Telomeeride anatoomilised keerukused

Iga kromosoom koosneb kahest DNA ahelast, mis kulgevad erinevates suundades, nn antiparalleelses suunas. DNA ahela mõlemal küljel asub telomeer. Seega on kromosoomis sõltuvalt rakutsüklist kaks või neli telomeeri. Kokku on 46 kromosoomiga raku kohta 96 või 192 telomeeri.

Kui DNA ahelad lõpeksid lihtsalt pimesi, annaks see mitmesugustele valkudele võimaluse rünnata DNA-d. Vastupidiselt suurele osale DNA-st ei kanna telomeerid rakkude funktsioneerimiseks olulist teavet.

Pigem on telomeerides alusjärjestus, mida korratakse ikka ja jälle. See järjestus koosneb kuuest alusest ja sisaldab kolm korda guaniini, üks kord adenosiini ja kaks korda tümiini. See korduv järjestus viib lõpuks üksteisega paarituvate telomeeride alusteni. See viib otste voltumiseni ja telomeerid pole enam ühe ahela, vaid mähisena. Et rakud replikatsiooni ajal paljuneksid, on vaja, et volditud telomeerid lahti laseksid.

Millised on telomeeride funktsioonid?

Telomeres on sisuliselt kaks rolli. Ühelt poolt on need olulised normaalse rakutsükli või G0 faasi ajal. Rakkudes eksisteerivad ensüümid, mis lagundavad pidevalt DNAd. See on ühelt poolt sissetungijate tõkestamiseks, kuid teiselt poolt on see ka ebasoovitav. See on tohutu probleem raku tuuma normaalsele DNA-le ja võib põhjustada soovimatuid sündmusi.

Selle vältimiseks on iga DNA ahela ühel küljel ülaosas telomeer. Kuna telomoer koosneb aluse järjestustest, mis ei kodeeri valke, on see üksi kodeeriva DNA kaitse, kuna see laguneb kõigepealt. Lisaks on telomeeride voltimisega DNA-d lagundavatel ensüümidel keeruline leida kohta, kus nad saaksid alustada oma lagunemist vaba DNA otsa kergitamise teel. Lisaks pakuvad volditud telomeerid spetsiaalsete valkude sidumissaite. Need valgud on DNA otsa kaitsvaks ümbritsemiseks suhteliselt suured.

Teisest küljest on telomeerid olulised replikatsiooni ajal, s.o DNA kahekordistumise ajal. Oma struktuuri tõttu ei saa vastutavad ensüümid alustada DNA kahekordistamist DNA ahela lõpus. Selle tagajärjel kaob alustsükkel iga tsükliga ja kromosoomid lühenevad pidevalt. Nii et see ei põhjusta oluliste DNA-lõikude enneaegset kaotust, asuvad telomeerid otstes. Need ei sisalda geneetiliselt olulist teavet ja võivad mõne aluse kaotuseta ilma probleemideta ellu jääda.

See teema võiks teile ka huvi pakkuda: Rakutuuma ülesanded

Telomerese haigused

Telomeeridel võib olla tõsiseid tagajärgi. Sellise hilisema mõju korral on tavaliselt põhjuseks valke kodeeriva DNA kahjustus.

Telomerese tõve põhjustab enamasti valgukomplekside puudus (Varjupaik), mis asuvad telomeeride ümber või on põhjustatud ensüümist telomeraasist. See soodustab kaitse vähendamise kaudu struktuuri purunemist.

Kromosoomide suhteliselt suure arvu tõttu ei saa haiguste kategooriat usaldusväärselt telomeersele haigusele omistada. See tähendab, et kahjustada võib palju erinevaid organeid.

Telomeropaatia

Mõistet telomeropaatia kasutatakse haiguste puhul, mis tekivad kahjustatud telomeeride tõttu. Telomeeri tõbe kasutatakse tavaliselt samaväärse terminina. Nende haiguste pöördumatu põhjuse tõttu on kõik telomeropaatiad kroonilised.

Telomeropaatias lühenevad telomeerid tavaliselt sellisel määral, et järgnevat DNA-d rünnatakse ensüümi telomeraasi või valkude kaudu, mis moodustavad peateriinikompleksi. Mõnikord mõjutab valke kodeeriv DNA, nii et kahjustusi saab kehas tunda.

Telomeropaatiad hõlmavad suurt hulka haigusi, mis pole telomeropaatiate suhtes eriti spetsiifilised. See tähendab, et sümptomid on väga mitmekesised ja neil on sageli ka muid põhjuseid. Haiguse raskusaste on samuti väga erinev ja krooniline kulg koos sümptomitega võib olla tugev või nõrk.

Tavalisemad telomeropaatiad hõlmavad kopsupõletikku, maksatsirroosi või aneemiat ning luuüdi kahjustusi.

Millist rolli mängivad telomeerid vananemisel?

Vananedes jätkub inimkeha vajadus uute rakkude järele. Muu hulgas on see vajalik erinevate organite üksikute rakkude protsesside säilitamiseks.

Need uued lahtrid luuakse rakkude jagamise teel (Mitoos) rakutsükli osana. Enne jagunemist kahekordistatakse kõik raku organellid ja kogu DNA. Seda protsessi nimetatakse replikatsiooniks. Igas rakus on selle jaoks olemas spetsiifilised ensüümid. Kuid oma struktuuri tõttu ei saa vastutavad ensüümid hakata DNA kahekordistama iga DNA ahela lõpus.

Selle tagajärjel kaob alustsükkel iga tsükliga ja kromosoomid lühenevad pidevalt.

Telomeerid asuvad otstes nii, et see ei vii oluliste DNA-segmentide varase kadumiseni. Need ei sisalda geneetiliselt olulist teavet ja võivad mõne aluse kaotuseta ilma probleemideta ellu jääda. Vanadusega jäävad telomeerid siiski alla teatud pikkuse, mis on ohtlik ja potentsiaalselt seotud kahjustustega.

See toob kaasa kas pöördumatu rakutsükli peatamise, vananemise või raku kavandatud surma. Nii kaotab keha pidevalt oma uuenemispotentsiaali ja vananeb.

Ka meie järgmine artikkel võiks teile huvi pakkuda: Vananemisprotsess

Millist rolli mängivad nad vähi arengus?

Telomeerid võivad mängida olulist rolli ka vähi tekkes. Kuid sagedamini on vähi põhjustajaks mutatsioon DNA ahelas. Vähi arengus mängib lühenemine aga rolli ka vananemisel.

Lühemate telomeeride korral areneb tõenäolisemalt vähk. Põhjus on see, et on suurem tõenäosus, et rünnatakse seda DNA topeltahela osa, mis kodeerib valke ja sisaldab geene. Selle riskiteguriks on lühikesed telomeerid, mis esinevad juba sünnist alates.

Lisaks on tõenäolisem ensüümi telomeraasi ja šteriini valgukompleksi madal tase. Telomeeridel on oluline roll ka olemasoleva vähi korral.

Rakkude degenereerumisel suureneb rakkude kasv ja suureneb rakkude jagunemine. See viib telomeeride kiirema lühenemiseni, mis muudab edasise degeneratsiooni tõenäolisemaks. Rakk üritab sellele reageerida mitmesuguste mehhanismide kaudu, kuid vähirakkudes on see harva edukas.

Mis on telomeraas?

Telomeraas on ensüüm, mis esineb igas inimese rakus, kuid mida ei saa tuvastada kõigis rakkudes. Telomeraas on eriti aktiivne järgmistes rakkudes:

Luuüdi rakud
Tüvirakud
Sugurakud (Sperma ja munarakkude eellased)
embrüonaalsed rakud

See esineb peamiselt raku tuumas, kuna just siin on selle toimimiskoht. Ensüümi põhiülesanne on minimeerida DNA telomeeride aluskaod kromosoomide lõpus replikatsiooni ajal. See on hädavajalik, kuna vastasel korral põhjustab suhteliselt suur DNA kaotus struktuuri tõttu iga raku jagunemise korral rakkude eluea lühenemise.

See on üks väheseid ensüüme, millel on sel eesmärgil pöördtranskriptaasi funktsioon. See tähendab, et see võib genereerida uue DNA ahela RNA ahelast, mis on tegelikult DNA koopia.

Ülejäänud ensüümidel inimkehas seda funktsiooni pole. Selleks koosneb telomeraas väikesest RNA sektsioonist, mis toimib mallina uue DNA lõigu jaoks. Selleks kasutab ensüüm ära asjaolu, et telomeerides toimub järjestus korduvalt. RNA alusjärjestus on selle korduva järjestusega komplementaarne. Uus DNA ahel lisatakse telomeeri lõppu.

Kas toitumine võib mõjutada telomeere?

Mõni meditsiinitöötaja ja teadlane on kindlaks teinud, et dieet mõjutab telomeere. Selle kohta on juba läbi viidud mitu uuringut, kuid mõned neist on vastuolulised.

Väidetavalt suurendab tervislik toitumine telomeraasi aktiivsust, nii et telomeeride lühenemine rakkude jagunemise ajal toimub aeglasemalt. Lisaks peaksid telomeerid olema telomeraasi kõrge aktiivsuse tõttu isegi võimelised pikendama.

Dieet peaks igal võimalusel põhinema taimsetel toodetel. Telomeeride mõjutamiseks dieedi kaudu on oluline ka vitamiinide suur tarbimine, mis neutraliseerivad rakkude oksüdatiivset stressi. Selle tulemuseks on DNA kaheahelaline kahjustus vähem. Öeldakse, et ka omega-3 rasvhapetel, mida leidub rohkesti rasvastes kalades, on positiivne mõju.

Nagu praktiliselt kõigi prognooside puhul, mõjutavad lisaks dieedile ka kehaline koormus ja väiksem füüsiline aktiivsus positiivselt telomeeride pikkust, mistõttu peaksite sellele tähelepanu pöörama.

Täpsemat teavet selle teema kohta saate lugeda peatükist: Vananemisvastane ja toitumine