Anatoomia-Leksikon

Telomeerid

määratlus

Telomeerid on osa igast DNA-st. Nad asuvad kromosoomide otstes ja ei kodeeri mingil juhul geene. Erinevalt ülejäänud kromosoomist pole telomeeridel kaheahelalist DNA-d. Need on saadaval ühe haruna.

Vastupidiselt ülejäänud DNA-le ei näita need samuti suurt varieeruvust aluste järjekorras, vaid koosnevad aluse järjestuste kordamisest. See on oluline nende ülesande täitmiseks.

Korduvad järjestused põhjustavad kromosoomi telomeeride lokkimist nii, et need ei lase ensüümil kromosoomi otsa rünnata. Iga rakutsükliga toimub rakkude proliferatsioonist tingitud telomeeride lühenemine.

Telomeeride anatoomilised keerukused

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

Kui DNA ahelad lõpeksid lihtsalt pimesi, annaks see erinevatele valkudele võimaluse DNA-d rünnata. Vastupidiselt suurele osale DNA-st ei kanna telomeerid mingit 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 telomeeri alusteni, mis moodustavad üksteisega aluspaarid. See viib otste kokkuvoldimiseni ja telomeerid ei esine enam ühe ahelana, vaid mähisena. Rakkude paljunemise ajal paljunemiseks on siiski vaja, et volditud telomeerid avaneksid.

Mis on telomeeride funktsioonid?

Telomeeridel on sisuliselt kaks rolli. Ühelt poolt on need olulised normaalse rakutsükli ajal või G0 faasis. Rakkudes eksisteerivad ensüümid, mis pidevalt DNA-d lagundavad. See on ühelt poolt sissetungijate tõrjumine, kuid teisalt on see ka ebasoovitav. See tekitab rakutuuma normaalse DNA jaoks tohutu probleemi ja võib põhjustada soovimatuid sündmusi.

Selle vältimiseks on DNA üksikute ahelate otsas ühel küljel telomeer. Kuna telomeer koosneb alusjärjestustest, mis valke ei kodeeri, on see üksi kodeeriva DNA kaitse, kuna see kõigepealt lagundatakse. Lisaks on telomeere voltides DNA-d lagundavatel ensüümidel raske leida punkti, kus nad saaksid lagunemist alustada DNA vaba otsa keerdumisega.Lisaks pakuvad volditud telomeerid spetsiaalsete valkude seondumiskohti. Need valgud on suhteliselt suured, et DNA otsa kaitsvalt ümbritseda.

Teiselt poolt on telomeerid olulised replikatsiooni ajal, see tähendab DNA dubleerimise ajal. Struktuuri tõttu ei saa vastutavad ensüümid hakata DNA ahela lõpus kahekordistama. Selle tulemusel kaob iga tsükliga aluspaare ja kromosoomid lühenevad pidevalt. Nii et see ei too kaasa oluliste DNA segmentide enneaegset kadumist, paiknevad telomeerid otstes. Nad ei kanna mingit geneetiliselt olulist teavet ja suudavad mõne aluse kaotuse probleemideta üle elada.

See teema võib teile ka huvi pakkuda: Rakutuuma funktsioonid

Telomeeride haigused

Telomeeridel võib olla tõsine mõju. Sellise järgneva mõju korral on tavaliselt põhjuseks valke kodeeriva DNA kahjustamine.

Telomeeride haigus on kõige sagedamini põhjustatud valkude komplekside puudusest (Varjupaik), mis paiknevad telomeeride ümber või on põhjustatud ensüümi telomeraasist. See soodustab vähenenud kaitse kaudu struktuurseid häireid.

Kromosoomide suhteliselt suure arvu tõttu ei saa haiguste kategooriat usaldusväärselt määrata telomeersele haigusele. See tähendab, et see võib mõjutada paljusid erinevaid elundeid.

Telomeropaatia

Terminit telomeropaatia kasutatakse haiguste korral, mis tekivad kahjustatud telomeeride tõttu. Telomeerihaigust kasutatakse tavaliselt samaväärse mõistena. Nende haiguste pöördumatu põhjuse tõttu on kõik telomeropaatiad kroonilised.

Telomeropaatias lühenevad telomeerid tavaliselt sedavõrd, et järgnevat DNA-d rünnatakse telomeraasi ensüümi või varjualuse kompleksi moodustavate valkude puudumise tõttu. Mõnikord mõjutab see valke kodeerivat DNA-d, nii et kahjustus on kehas tunda.

Telomeropaatiad hõlmavad suurt hulka haigusi, mis pole telomeropaatiatele eriti omased. See tähendab, et sümptomid on väga erinevad ja neil on sageli muud põhjused. Haiguse raskusaste on samuti väga erinev ja krooniline kulg koos sümptomitega võib olla tugev või nõrk.

Levinumate telomeropaatiate hulka kuuluvad kopsupõletik, maksatsirroos või aneemia ja luuüdi kahjustused.

Millist rolli mängivad vananemisel telomeerid?

Vananedes jätkub inimkeha vajadus uute rakkude järele. Muuhulgas on see vajalik protsesside säilitamiseks erinevate elundite üksikutes rakkudes.

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

Selle tulemusena kaob iga tsükliga aluspaare ja kromosoomid lühenevad pidevalt.

Telomeerid asuvad otstes nii, et see ei too kaasa oluliste DNA segmentide varajast kadumist. Nad ei kanna mingit geneetiliselt olulist teavet ja suudavad mõne aluse kaotuse probleemideta üle elada. Vanemas eas jäävad telomeerid siiski alla teatud pikkusele, mis on ohtlik ja potentsiaalselt seotud kahjustustega.

See viib kas pöördumatu rakutsükli peatumiseni, vananemiseni või raku kavandatud surmani. Seega kaotab keha pidevalt uuenemisvõime ja ta vananeb.

Meie järgmine artikkel võib teile ka huvi pakkuda: Vananemisprotsess

Millist rolli mängivad nad vähi arengus?

Telomeerid võivad mängida olulist rolli vähi tekkes. Sagedamini on vähi põhjuseks mutatsioon DNA ahelas. Vähi arengus mängib lühenemine aga rolli nagu vananemises.

Lühemate telomeeride korral on vähk tõenäolisem. Selle põhjuseks on suurem tõenäosus, et rünnatakse valke kodeerivat ja geene sisaldavat DNA kaheahelalist osa. Selle riskifaktoriks on lühikesed telomeerid, mis esinevad juba sünnist saati.

Lisaks muudavad telomeraasi ensüümi madalad tasemed ja peavarju proteiinikompleksi tõenäolisemaks. Telomeeridel on oluline roll ka juba olemasoleva vähi korral.

Rakkude degeneratsiooni kontekstis on rakkude kasv ja rakkude jagunemine suurenenud. See viib telomeeride kiirema lühenemiseni, mis muudab edasise degeneratsiooni tõenäolisemaks. Rakk üritab sellele reageerida erinevate mehhanismide kaudu, kuid vähirakkudes õnnestub see harva.

Mis on telomeraas?

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

Luuüdi rakud
Tüvirakud
Sugurakkude (Sperma- ja munarakkude eelkäijad)
embrüonaalsed rakud

See esineb peamiselt rakutuumas, kuna siin on selle toimekoht. Ensüümi peamine ülesanne on minimeerida DNA telomeeride aluskadu kromosoomide lõpus replikatsiooni ajal. See on hädavajalik, sest muidu viib rakkude iga jagunemise korral struktuuri tõttu suhteliselt suur DNA kaotus rakkude eluea vähenemise.

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

Ülejäänud inimkeha ensüümidel pole seda funktsiooni. Selleks koosneb telomeraas väikesest RNA osast, mis toimib DNA uue sektsiooni mallina. Selleks kasutab ensüüm ära asjaolu, et järjestus toimub telomeerides korduvalt. RNA alusjärjestus on selle korduva järjestusega komplementaarne. Telomeeri otsa lisatakse uus DNA ahel.

Kas dieet võib mõjutada telomeere?

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

Tervislik toitumine peaks suurendama telomeraasi aktiivsust, nii et telomeeride lühenemine rakkude jagunemise ajal toimub aeglasemalt. Lisaks peaksid telomeerid telomeraasi kõrge aktiivsuse tõttu isegi pikenema.

Dieet peaks igal võimalusel põhinema taimsetel toodetel. Telomeeride toitumise kaudu mõjutamiseks on oluline ka vitamiinide rohke tarbimine, mis neutraliseerib rakkude oksüdatiivse stressi. Selle tulemusel kahjustatakse DNA kaheahelalist vähem. Väidetavalt on positiivne mõju ka oomega-3-rasvhapetel, mida on rasvas kalas rohkesti.

Nagu praktiliselt kõigi prognooside puhul, on lisaks dieedile ka telomeeride pikkusele positiivne mõju ka liikumisel ja väiksemal kehalisel aktiivsusel, mistõttu peaksite sellele tähelepanu pöörama.

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