Anatomie-Lexikon

Telomery

definice

Telomery jsou součástí každé DNA. Jsou na koncích chromozomů a v žádném případě nekódují geny. Na rozdíl od zbytku chromozomu telomery nemají dvouvláknovou DNA. Jsou k dispozici jako jediný řetězec.

Na rozdíl od zbytku DNA také nemají vysokou variabilitu v pořadí bází, ale sestávají z opakujících se sekvencí bází. To je důležité pro plnění jejich funkce.

Kvůli opakujícím se sekvencím se telomery chromozomu stočí tak, že neumožňují enzymu napadnout chromozomový konec. S každým buněčným cyklem dochází ke zkrácení telomer způsobenému buněčnou proliferací.

Anatomické komplikace telomer

Každý chromozom se skládá ze dvou řetězců DNA, které probíhají různými směry, tzv. Antiparalelním směrem. Telomér je umístěn na konci každé strany řetězce DNA. V závislosti na buněčném cyklu jsou tedy na chromozomu buď dva nebo čtyři telomery. Celkem je na buňku 96 nebo 192 telomer s 46 chromozomy.

Pokud by řetězce DNA jednoduše slepě skončily, poskytlo by to různým proteinům příležitost k útoku na DNA. Na rozdíl od velké části DNA, telomery nenesou žádné informace, které jsou důležité pro funkci buněk.

V telomerách je spíše sekvence bází, která se opakuje znovu a znovu. Tato sekvence se skládá ze šesti bází a má guanin třikrát, adenosin jednou a thymin dvakrát. Tato opakující se sekvence nakonec vede k párování bází telomerové báze. To vede k přehýbání konců a telomery již nejsou přítomny jako jediný řetězec, ale jako cívka. Pro množení buněk během replikace je však nutné, aby se složené telomery rozvinuly.

Jaké jsou funkce telomer?

Telomery mají v zásadě dvě role. Na jedné straně jsou důležité během normálního buněčného cyklu nebo během fáze G0. Enzymy existují uvnitř buněk, které nepřetržitě štěpí DNA. To slouží na jedné straně k odvrácení vetřelců, na druhé straně je to také nežádoucí. To představuje pro normální DNA buněčného jádra obrovský problém a může vést k nežádoucím událostem.

Aby se tomu zabránilo, je na jedné straně na konci každého jednotlivého řetězce DNA převis, telomer. Protože telomoer sestává ze sekvencí bází, které nekódují proteiny, je to samo o sobě ochrana kódující DNA, protože se nejprve rozkládá. Kromě toho, skládáním telomer, je pro enzymy degradující DNA obtížné najít bod, ve kterém mohou začít s jejich degradací zakroucením volného konce DNA. Navíc složené telomery poskytují vazebná místa pro speciální proteiny. Tyto proteiny jsou relativně velké, aby ochranně obklopovaly konec DNA.

Na druhé straně jsou telomery důležité během replikace, tj. Během zdvojnásobení DNA. Vzhledem ke své struktuře nemohou odpovědné enzymy začít zdvojnásobovat DNA na konci řetězce DNA. Výsledkem je ztráta párů bází při každém cyklu a chromozomy se neustále zkracují. Aby to nevedlo k předčasné ztrátě esenciálních segmentů DNA, jsou telomery umístěny na koncích. Nemají žádné geneticky důležité informace a mohou bez problémů přežít ztrátu několika základen.

Toto téma by vás také mohlo zajímat: Úkoly buněčného jádra

Telomerové nemoci

Telomery mohou mít vážné účinky. V případě takového následného účinku je obvykle příčinou poškození DNA kódující proteiny.

Telomeresova choroba je nejčastěji způsobena nedostatkem proteinových komplexů (Shelterine), které jsou umístěny kolem telomer nebo způsobené enzymem telomeráza. To podporuje narušení struktury sníženou ochranou.

Vzhledem k relativně vysokému počtu chromozomů nelze kategorii nemocí spolehlivě přiřadit k telomerické nemoci. To znamená, že může být ovlivněno mnoho různých orgánů.

Telomeropatie

Termín telomeropatie se používá pro onemocnění, která se vyskytují v důsledku poškozených telomer. Telomere nemoc se obvykle používá jako ekvivalentní termín. Z důvodu nezvratné příčiny těchto chorob budou všechny telomeropatie chronické.

Při telomeropatii jsou telomery obvykle zkracovány do té míry, že následná DNA je napadena kvůli nedostatku enzymu telomerázy nebo proteinů, které tvoří ochranný komplex. Někdy je ovlivněna DNA, která kóduje proteiny, takže poškození lze pociťovat v těle.

Telomeropatie zahrnují velké množství nemocí, které nejsou pro telomeropatie příliš specifické. To znamená, že příznaky jsou velmi rozmanité a často mají jiné příčiny. Závažnost onemocnění je také velmi odlišná a chronický průběh se symptomy může být silný nebo slabý.

Mezi častější telomeropatie patří pneumonie, cirhóza jater nebo anémie a poškození kostní dřeně.

Jakou roli hrají telomery ve stárnutí?

Jak stárneme, lidské tělo potřebuje nové buňky. Mimo jiné je to nezbytné k udržení procesů v jednotlivých buňkách různých orgánů.

Tyto nové buňky jsou vytvářeny dělením buněk (Mitóza) jako součást buněčného cyklu. Před dělením jsou všechny buněčné organely a celá DNA zdvojnásobeny. Tento proces se nazývá replikace. V každé buňce existují specifické enzymy. Avšak kvůli jejich struktuře nemohou odpovědné enzymy začít zdvojnásobovat DNA na konci každého řetězce DNA.

Výsledkem je ztráta párů bází při každém cyklu a chromozomy se neustále zkracují.

Tělomery jsou umístěny na koncích, takže to nevede k časné ztrátě důležitých segmentů DNA. Nemají žádné geneticky důležité informace a mohou bez problémů přežít ztrátu několika základen. Ve stáří však telomery klesají pod určitou délku, což je nebezpečné a potenciálně spojené s poškozením.

To vede buď k nevratnému zastavení buněčného cyklu, stárnutí, nebo k plánované smrti buňky. Tělo tak neustále ztrácí svůj potenciál pro obnovu a stárne.

Náš další článek by vás také mohl zajímat: Proces stárnutí

Jakou roli hrají ve vývoji rakoviny?

Telomery mohou také hrát zásadní roli ve vývoji rakoviny. Častěji je však příčinou rakoviny mutace uvnitř řetězce DNA. Ve vývoji rakoviny však hraje zkracování roli jako ve stárnutí.

S kratšími telomery se rakovina častěji vyvíjí. Důvodem je to, že existuje vyšší pravděpodobnost, že bude napadena část dvojitého řetězce DNA, která kóduje proteiny a obsahuje geny. Rizikovým faktorem jsou krátké telomery, které jsou již přítomny od narození.

Kromě toho je pravděpodobnější nízká hladina enzymu telomeráza a komplex bílkovinného proteinu. Tělomery také hrají důležitou roli v již existující rakovině.

Jak buňky degenerují, dochází ke zvýšení buněčného růstu a ke zvýšení buněčného dělení. To vede k rychlejšímu zkrácení telomer, což zvyšuje pravděpodobnost další degenerace. Buňka se na to snaží reagovat prostřednictvím různých mechanismů, ale v rakovinných buňkách je to málokdy úspěšné.

Co je telomeráza?

Telomeráza je enzym, který se vyskytuje v každé lidské buňce, ale nemůže být detekován ve všech buňkách. Telomeráza je zvláště aktivní v následujících buňkách:

Buňky kostní dřeně
Kmenové buňky
Germline buňky (Prekurzory spermatických a vaječných buněk)
embryonální buňky

Vyskytuje se hlavně v buněčném jádru, protože to je místo, kde je jeho místo působení. Hlavním úkolem enzymu je minimalizovat základní ztrátu telomer v DNA na konci chromozomů během replikace. To je nezbytné, protože jinak při každém dělení buněk vede relativně vysoká ztráta DNA v důsledku struktury ke zkrácení životnosti buněk.

Je to jeden z mála enzymů, který má za tímto účelem funkci reverzní transkriptázy. To znamená, že může generovat nový řetězec DNA z řetězce RNA, který je ve skutečnosti kopií DNA.

Ostatní enzymy v lidském těle tuto funkci nemají. Za tímto účelem se telomeráza skládá z malé části RNA, která slouží jako šablona pro novou část DNA. K tomu enzym využívá skutečnosti, že sekvence se vyskytuje opakovaně na telomerách. Bázová sekvence RNA je komplementární k této opakující se sekvenci. Nový řetězec DNA se přidá na konec telomery.

Může strava ovlivnit telomery?

Někteří lékaři a vědci zjistili, že strava ovlivňuje telomery. V této oblasti již bylo provedeno několik studií, ale některé z nich jsou kontroverzní.

O zdravé stravě se říká, že zvyšuje aktivitu telomerázy, takže ke zkrácení telomer během dělení buněk dochází pomaleji. Kromě toho by telomery měly být schopny se prodloužit kvůli vysoké aktivitě telomerázy.

Strava by měla být založena na rostlinných produktech, kdykoli je to možné. Vysoký příjem vitamínů, které působí proti oxidačnímu stresu v buňkách, je také důležitý pro ovlivňování telomer prostřednictvím stravy. To má za následek menší poškození dvojvlákna DNA. O Omega-3 mastných kyselinách, které jsou hojné u mastných ryb, se také uvádí, že mají pozitivní účinek.

Stejně jako u téměř všech prognóz, mají kromě výživy pozitivní vliv na délku telomery také cvičení a menší fyzická aktivita, proto byste tomu měli věnovat pozornost.

Podrobnější informace o tomto tématu si můžete přečíst v části: Anti-aging a výživa