Anatómia-Lexikón

Teloméry

definícia

Teloméry sú súčasťou každej DNA. Sú na koncoch chromozómov a v žiadnom prípade nekódujú gény. Na rozdiel od zvyšku chromozómu telomery nemajú dvojvláknovú DNA. Sú k dispozícii ako jednovláknové.

Na rozdiel od zvyšku DNA tiež nevykazujú vysokú variabilitu v poradí báz, ale pozostávajú z opakujúcich sa sekvencií báz. To je dôležité pre plnenie ich funkcie.

Opakujúce sa sekvencie spôsobujú, že sa teloméry chromozómu zvlňujú tak, že neumožňujú enzýmu napadnúť koniec chromozómu. S každým bunkovým cyklom dochádza k skracovaniu telomér spôsobenému bunkovou proliferáciou.

Anatomické zložitosti telomér

Každý chromozóm pozostáva z dvoch reťazcov DNA, ktoré prebiehajú rôznymi smermi, takzvaným antiparalelným smerom. Na každej strane reťazca DNA je na konci telomér. V závislosti na bunkovom cykle teda existujú na chromozóm buď dve alebo štyri teloméry. Celkovo je na bunku buď 96 alebo 192 telomér so 46 chromozómami.

Keby reťazce DNA jednoducho skončili naslepo, poskytlo by to rôznym proteínom príležitosť napadnúť DNA. Na rozdiel od veľkej časti DNA telomery nenosia žiadne informácie, ktoré sú dôležité pre funkciu buniek.

Namiesto toho existuje v telomerách bázová sekvencia, ktorá sa opakuje znova a znova. Táto sekvencia pozostáva zo šiestich báz a má trikrát guanín, jedenkrát adenozín a dvakrát tymín. Táto opakujúca sa sekvencia nakoniec vedie k tomu, že bázy telomér vytvárajú párovania báz medzi sebou. To vedie k prehnutiu koncov a teloméry už nie sú prítomné ako jeden prameň, ale ako špirála. Aby sa bunky množili počas replikácie, je potrebné, aby sa zložené teloméry rozvinuli.

Aké sú funkcie telomér?

Teloméry majú v zásade dve úlohy. Na jednej strane sú dôležité počas normálneho bunkového cyklu alebo počas fázy G0. V bunkách existujú enzýmy, ktoré neustále rozkladajú DNA. To slúži na jednej strane na odvrátenie votrelcov, ale 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 jedného vlákna DNA previs, telomér. Pretože telomér pozostáva z bázových sekvencií, ktoré nekódujú proteíny, je to len ochrana kódujúcej DNA, pretože tá sa najskôr rozkladá. Ďalej, skladaním telomér, je pre enzýmy degradujúce DNA ťažké nájsť bod, v ktorom by mohli začať svoju degradáciu skrútením voľného konca DNA.Skladané teloméry navyše poskytujú väzbové miesta pre špeciálne proteíny. Tieto proteíny sú pomerne veľké, aby ochranne obklopili koniec DNA.

Na druhej strane sú teloméry dôležité počas replikácie, to znamená počas duplikácie DNA. Vďaka štruktúre zodpovedné enzýmy nemôžu začať zdvojnásobovať DNA na konci reťazca DNA. Výsledkom je, že s každým cyklom dochádza k strate párov báz a chromozómy sa kontinuálne skracujú. Aby to neviedlo k predčasnej strate základných segmentov DNA, sú na konci umiestnené teloméry. Nenosia žiadne geneticky dôležité informácie a bez problémov dokážu prežiť stratu niekoľkých základní.

Táto téma by vás tiež mohla zaujímať: Funkcie bunkového jadra

Telomeres choroby

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

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

Kvôli relatívne vysokému počtu chromozómov nemožno k telomerickému ochoreniu spoľahlivo priradiť kategóriu chorôb. To znamená, že môže byť ovplyvnených veľa rôznych orgánov.

Telomeropatia

Termín telomeropatia sa používa pre choroby, ktoré sa vyskytujú v dôsledku poškodených telomér. Telomérová choroba sa zvyčajne používa ako ekvivalentný výraz. Z dôvodu ireverzibilnej príčiny týchto chorôb budú všetky telomeropatie chronické.

Pri telomeropatii sú teloméry zvyčajne skrátené do takej miery, že následná DNA je napadnutá z dôvodu nedostatku enzýmu telomeráza alebo proteínov, ktoré tvoria prístreškový komplex. Niekedy je ovplyvnená DNA kódujúca bielkoviny, takže poškodenie je v tele cítiť.

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

Medzi častejšie telomeropatie patrí zápal pľúc, cirhóza pečene alebo anémia a poškodenie kostnej drene.

Akú úlohu zohrávajú teloméry v starnutí?

Ako starneme, potreba ľudského tela v tele pokračuje. Okrem iného je to nevyhnutné na udržanie procesov v jednotlivých bunkách rôznych orgánov.

Tieto nové bunky sa vytvárajú bunkovým delením (Mitóza) ako súčasť bunkového cyklu. Pred rozdelením sú všetky bunkové organely a celá DNA zdvojnásobené. Tento proces sa nazýva replikácia. Na tento účel sú v každej bunke špecifické enzýmy. Zodpovedné enzýmy však kvôli svojej štruktúre nemôžu začať zdvojnásobovať DNA na konci každého reťazca DNA.

Výsledkom je, že s každým cyklom dochádza k strate párov báz a chromozómy sa kontinuálne skracujú.

Teloméry sú umiestnené na koncoch, takže to nevedie k skorej strate dôležitých segmentov DNA. Nenosia žiadne geneticky dôležité informácie a bez problémov dokážu prežiť stratu niekoľkých základní. So starobou však teloméry nedosahujú určitej dĺžky, čo je nebezpečné a potenciálne spojené s poškodením.

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

Náš nasledujúci článok by vás tiež mohol zaujímať: Proces starnutia

Akú úlohu zohrávajú pri vývoji rakoviny?

Teloméry môžu tiež hrať zásadnú úlohu pri vzniku rakoviny. Častejšou príčinou rakoviny je však mutácia v reťazci DNA. Pri vzniku rakoviny však skrátenie hrá úlohu ako pri starnutí.

S kratšími telomérami je pravdepodobnejšie, že sa rozvinie rakovina. Dôvodom je vyššia pravdepodobnosť, že bude napadnutá časť dvojreťazca DNA, ktorá kóduje proteíny a obsahuje gény. Rizikovým faktorom sú krátke teloméry, ktoré sú už od narodenia.

Nízka hladina enzýmu telomeráza a komplexu shelterínového proteínu ju navyše zvyšujú. Teloméry tiež zohrávajú dôležitú úlohu v prípade už existujúcej rakoviny.

V súvislosti s degeneráciou buniek dochádza k zvýšenému bunkovému rastu a zvýšenému deleniu buniek. To vedie k rýchlejšiemu skráteniu telomér, čo zvyšuje pravdepodobnosť ďalšej degenerácie. Bunka sa na to snaží reagovať rôznymi mechanizmami, ale v rakovinových bunkách je to málokedy úspešné.

Čo je to telomeráza?

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

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

Vyskytuje sa hlavne v bunkovom jadre, pretože práve tu je miesto jeho pôsobenia. Hlavnou úlohou enzýmu je minimalizovať stratu bázy telomerov DNA na konci chromozómov počas replikácie. To je nevyhnutné, pretože inak pri každom delení buniek vedie relatívne vysoká strata DNA v dôsledku štruktúry 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 reťazca RNA, čo je vlastne kópia DNA.

Zvyšok enzýmov ľudského tela túto funkciu nemá. Za týmto účelom telomeráza pozostáva z malého úseku RNA, ktorý slúži ako templát pre nový úsek DNA. Na tento účel využíva enzým skutočnosť, že na telomerách sa opakovane vyskytuje sekvencia. Základná sekvencia RNA je komplementárna k tejto opakujúcej sa sekvencii. Nové vlákno DNA sa pridá na koniec telomery.

Môže strava ovplyvniť teloméry?

Niektorí odborníci v oblasti medicíny a vedci uznávajú, že strava ovplyvňuje teloméry. O tejto skutočnosti už bolo vykonaných niekoľko štúdií, niektoré z nich sú však kontroverzné.

Zdravá výživa by mala zvyšovať aktivitu telomerázy, aby k skracovaniu telomér pri delení buniek dochádzalo pomalšie. Okrem toho by mali byť telomery dokonca schopné predĺžiť sa kvôli vysokej aktivite telomerázy.

Strava by mala byť založená na rastlinných produktoch, kedykoľvek je to možné. Vysoký príjem vitamínov, ktoré pôsobia proti oxidačnému stresu v bunkách, je tiež dôležitý pre ovplyvnenie telomer prostredníctvom stravy. To má za následok menšie poškodenie dvojreťazca DNA. Pozitívne vraj pôsobia aj omega-3 mastné kyseliny, ktoré sú bohaté na mastné ryby.

Rovnako ako prakticky všetky prognózy, aj okrem stravy má na dĺžku telomér pozitívny vplyv aj pohyb a menšia fyzická aktivita, preto by ste tomu mali venovať pozornosť.

Podrobnejšie informácie o tejto téme si môžete prečítať pod: Anti-aging a výživa