Anatómia-Lexikón

teloméry

definícia

Teloméry sú súčasťou každej DNA. Sú na koncoch chromozómov a v žiadnom prípade nekódujú gény. Na rozdiel od zvyšku chromozómu teloméry neobsahujú dvojvláknovú DNA. Sú k dispozícii ako jediná vetva.

Na rozdiel od zvyšku DNA tiež nemajú vysokú variabilitu v poradí báz, ale pozostávajú z opakujúcich sa sekvencií báz. Je to dôležité pre plnenie ich funkcií.

Vďaka opakujúcim sa sekvenciám sa teloméry chromozómu stočia tak, že neumožňujú enzýmu atakovať chromozómový koniec. S každým bunkovým cyklom dochádza ku skráteniu telomérov spôsobenému bunkovou proliferáciou.

Anatomické komplikácie telomérov

Každý chromozóm pozostáva z dvoch reťazcov DNA, ktoré bežia rôznymi smermi, takzvaným antiparalelným smerom. Telomér je umiestnený na konci každej strany reťazca DNA. Teda v závislosti od bunkového cyklu sú na chromozóme buď dva alebo štyri teloméry. Celkom je 96 alebo 192 telomérov na bunku so 46 chromozómami.

Ak by vlákna DNA jednoducho slepo skončili, poskytli by rôzne proteíny príležitosť zaútočiť na DNA. Na rozdiel od veľkej časti DNA teloméry neobsahujú žiadne informácie, ktoré sú dôležité pre funkciu buniek.

V teloméroch je skôr bázická sekvencia, ktorá sa opakuje znova a znova. Táto sekvencia sa skladá zo šiestich báz a obsahuje trikrát guanín, adenozín raz a tymín dvakrát. Táto opakovaná sekvencia nakoniec vedie k párovaniu báz báz teloméry. To vedie k skladaniu koncov a teloméry už nie sú prítomné ako jeden prameň, ale ako cievka. Aby sa bunky množili počas replikácie, je potrebné, aby sa rozložené teloméry rozvinuli.

Aké sú funkcie telomérov?

Telomery majú v zásade dve úlohy. Na jednej strane sú dôležité počas normálneho bunkového cyklu alebo počas fázy G0. Enzýmy existujú vo vnútri buniek, ktoré nepretržite štiepia DNA. To slúži na jednej strane na odvrátenie votrelcov, na druhej strane je to tiež nežiaduce. To predstavuje pre normálnu DNA bunkového jadra obrovský problém a môže viesť k nežiaducim udalostiam.

Aby sa tomu zabránilo, je na jednej strane na konci každého jednotlivého reťazca DNA previs, telomer. Pretože telomoer pozostáva zo sekvencií báz, ktoré nekódujú proteíny, je to samo o sebe ochrana kódujúcej DNA, pretože sa najskôr rozloží. Okrem toho skladaním telomérov je pre enzýmy degradujúce DNA ťažké nájsť bod, v ktorom môžu začať svoju degradáciu skrútenim voľného konca DNA. Okrem toho skladané teloméry poskytujú väzobné miesta pre špeciálne proteíny. Tieto proteíny sú relatívne veľké, aby chránili DNA koniec.

Na druhej strane sú teloméry dôležité počas replikácie, t. J. Pri zdvojnásobení DNA. Zodpovedajúce enzýmy nemôžu kvôli svojej štruktúre začať zdvojnásobiť DNA na konci reťazca DNA. Výsledkom je strata párov báz pri každom cykle a chromozómy sa neustále skracujú. Aby to neviedlo k predčasnej strate esenciálnych segmentov DNA, teloméry sú umiestnené na koncoch. Nemajú žiadne geneticky dôležité informácie a bez problémov dokážu prežiť stratu niekoľkých báz.

Táto téma by vás mohla tiež zaujímať: Úlohy bunkového jadra

Telomerove choroby

Teloméry môžu mať vážne účinky. V prípade takého následného účinku je obvykle príčinou poškodenie DNA kódujúcej proteíny.

Telomerová choroba je najčastejšie spôsobená nedostatkom proteínových komplexov (Shelterine), ktoré sa nachádzajú okolo telomérov alebo sú spôsobené enzýmom telomeráza. To podporuje narušenie štruktúry zníženou ochranou.

Vzhľadom na relatívne vysoký počet chromozómov nie je možné k telomerickým chorobám spoľahlivo priradiť kategóriu chorôb. To znamená, že môže byť postihnutých mnoho rôznych orgánov.

Telomeropathy

Termín telomeropatia sa používa pri ochoreniach, ktoré sa vyskytujú v dôsledku poškodených telomérov. Telomérna choroba sa zvyčajne používa ako ekvivalentný pojem. Z dôvodu nezvratnej príčiny týchto chorôb budú všetky telomeropatie chronické.

Pri telomeropatii sa teloméry obvykle skracujú do tej miery, že následná DNA je napadnutá v dôsledku nedostatku enzýmu telomeráza alebo proteínov, ktoré tvoria chrániaci komplex. Niekedy je ovplyvnená DNA, ktorá kóduje proteíny, takže v tele môže dôjsť k poškodeniu.

Telomeropatie zahŕňajú veľké množstvo chorôb, ktoré nie sú pre telomeropatie príliš špecifické. To znamená, že príznaky sú veľmi rozmanité a často majú aj iné príčiny. Závažnosť ochorenia je tiež veľmi odlišná a chronický priebeh so symptómami môže byť silný alebo slabý.

Medzi najbežnejšie telomeropatie patrí pneumónia, cirhóza pečene alebo anémia a poškodenie kostnej drene.

Akú úlohu hrajú telomery pri starnutí?

Ako starneme, ľudské bunky potrebujú nové bunky. Okrem iného je to potrebné na udržanie procesov v jednotlivých bunkách rôznych orgánov.

Tieto nové bunky sa vytvárajú delením buniek (mitosis) ako súčasť bunkového cyklu. Pred rozdelením sa všetky bunkové organely a celá DNA zdvojnásobia. Tento proces sa nazýva replikácia. V tejto bunke existujú špecifické enzýmy. Avšak kvôli svojej štruktúre nemôžu zodpovedné enzýmy začať zdvojnásobiť DNA na konci každého reťazca DNA.

Výsledkom je strata párov báz pri každom cykle a chromozómy sa neustále skracujú.

Teloméry sú umiestnené na koncoch, takže to nevedie k skorej strate dôležitých segmentov DNA. Nemajú žiadne geneticky dôležité informácie a bez problémov dokážu prežiť stratu niekoľkých báz. V starobe však teloméry klesajú pod určitú dĺžku, čo je nebezpečné a potenciálne spojené s poškodením.

To vedie buď k nezvratnému zastaveniu bunkového cyklu, starnutiu alebo k plánovanej smrti bunky. Telo tak neustále stráca svoj potenciál pre obnovu a starne.

Náš ďalší článok by vás mohol tiež zaujímať: Proces starnutia

Akú úlohu zohrávajú pri vývoji rakoviny?

Teloméry môžu tiež hrať zásadnú úlohu pri rozvoji rakoviny. Príčinou rakoviny je však častejšie mutácia v reťazci DNA. Pri vývoji rakoviny však zohráva úlohu ako pri starnutí skrátenie.

Pri kratších teloméroch sa rakovina pravdepodobne vyvíja. Dôvodom je to, že existuje vyššia pravdepodobnosť, že bude napadnutá časť dvojreťazca DNA, ktorá kóduje proteíny a obsahuje gény. Rizikovým faktorom sú krátke teloméry, ktoré sú už prítomné od narodenia.

Ďalej sú pravdepodobnejšie nízke hladiny enzýmu telomeráza a proteínový komplex kryterínu. Teloméry tiež hrajú dôležitú úlohu pri už existujúcej rakovine.

Ako bunky degenerujú, dochádza k zvýšenému rastu buniek a zvýšenému deleniu buniek. To vedie k rýchlejšiemu skracovaniu telomérov, čo zvyšuje pravdepodobnosť ďalšej degenerácie. Bunka sa snaží reagovať na to prostredníctvom rôznych mechanizmov, ale to je zriedkavo úspešné v rakovinových bunkách.

Čo je telomeráza?

Telomeráza je enzým, ktorý sa vyskytuje v každej ľudskej bunke, ale nedá sa zistiť vo všetkých bunkách. Telomeráza je aktívna najmä v nasledujúcich bunkách:

Bunky kostnej drene
Kmeňové bunky
Zárodočné bunky (Prekurzory spermií a vajíčok)
embryonálne bunky

Vyskytuje sa hlavne v bunkovom jadre, pretože to je miesto, kde je miesto jeho pôsobenia. Hlavnou úlohou enzýmu je minimalizovať stratu bázy telomérov DNA na konci chromozómov počas replikácie. To je nevyhnutné, pretože inak pri každom delení buniek relatívne vysoká strata DNA v dôsledku štruktúry vedie k skráteniu životnosti buniek.

Je to jeden z mála enzýmov, ktorý má na tento účel funkciu reverznej transkriptázy. To znamená, že môže generovať nový reťazec DNA z vlákna RNA, ktoré je v skutočnosti kópiou DNA.

Ostatné enzýmy v ľudskom tele túto funkciu nemajú. Na tento účel telomeráza pozostáva z malej časti RNA, ktorá slúži ako šablóna pre novú časť DNA. Aby sa to dosiahlo, enzým využíva skutočnosť, že sekvencia sa vyskytuje opakovane na teloméroch. Bázová sekvencia RNA je komplementárna s touto opakujúcou sa sekvenciou. Nový reťazec DNA sa pridá na koniec teloméry.

Môže strava ovplyvniť teloméry?

Niektorí lekári a vedci zistili, že strava ovplyvňuje teloméry. V tejto oblasti sa už vykonalo niekoľko štúdií, niektoré z nich sú však kontroverzné.

O zdravej strave sa hovorí, že zvyšuje aktivitu telomerázy tak, že k skracovaniu telomérov pri delení buniek dochádza pomalšie. Okrem toho by teloméry mali byť dokonca schopné sa predlžovať kvôli vysokej aktivite telomerázy.

Strava by sa mala podľa možnosti zakladať na rastlinných výrobkoch. Vysoký príjem vitamínov, ktoré pôsobia proti oxidačnému stresu v bunkách, je tiež dôležitý pre ovplyvňovanie telomérov prostredníctvom stravovania. To vedie k menšiemu poškodeniu dvojreťazca DNA. O omega-3 mastných kyselinách, ktoré sú bohaté na mastné ryby, sa tiež uvádza, že majú pozitívny účinok.

Tak ako pri takmer všetkých prognózach, má okrem diéty pozitívny vplyv na dĺžku telomérov aj cvičenie a nižšia fyzická aktivita, preto by ste tomu mali venovať pozornosť.

Podrobnejšie informácie o tejto téme nájdete v časti: Proti starnutiu a výžive