Anatomie-Lexikon

Telomeres

definice

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

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

Opakující se sekvence způsobují, že se telomery chromozomu stočí takovým způsobem, že neumožňují enzymu zaútočit na konec chromozomu. S každým buněčným cyklem dochází ke zkrácení telomer způsobenému buněčnou proliferací.

Anatomické složitosti telomer

Každý chromozom se skládá ze dvou řetězců DNA, které probíhají různými směry, tzv. Antiparalelním směrem. Na každé straně řetězce DNA je na konci telomér. V závislosti na buněčném cyklu tedy existují buď dva nebo čtyři telomery na chromozom. Celkově je na buňku 96 nebo 192 telomer se 46 chromozomy.

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

Spíše v telomerách existuje sekvence bází, která se opakuje znovu a znovu. Tato sekvence se skládá ze šesti bází a má třikrát guanin, jednou adenosin a dvakrát thymin. Tato opakující se sekvence nakonec vede k základnám telomer, které spolu tvoří párování bází. To vede ke přehnutí konců a telomery již nejsou přítomny jako jedno vlákno, ale jako cívka. Aby se buňky během replikace množily, je nutné, aby se složené telomery odvíjely.

Jaké jsou funkce telomer?

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

Aby se tomu zabránilo, je na jedné straně na konci každého jednotlivého řetězce DNA převis, telomér. Protože telomoer se skládá ze základních sekvencí, které nekódují proteiny, je to samo o sobě ochranou kódující DNA, protože je nejprve rozložena. Kromě toho skládáním telomer je pro enzymy degradující DNA obtížné najít bod, ve kterém mohou zahájit svoji degradaci zkroucením volného konce DNA.Přeložené telomery navíc poskytují vazebná místa pro speciální proteiny. Tyto proteiny jsou relativně velké, aby ochranně obklopily konec DNA.

Na druhé straně jsou telomery důležité během replikace, tj. Během duplikace DNA. Díky struktuře nemohou odpovědné enzymy začít zdvojnásobovat DNA na konci řetězce DNA. Výsledkem je ztráta párů bází s každým cyklem a chromozomy se průběžně zkracují. Aby to nevedlo k předčasné ztrátě základních segmentů DNA, jsou telomery umístěny na koncích. Nenosí žádné geneticky důležité informace a bez problémů mohou přežít ztrátu několika základen.

Toto téma by vás mohlo také zajímat: Funkce buněčného jádra

Telomeres 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 jsou způsobeny enzymem telomeráza. To podporuje strukturální narušení prostřednictvím snížené ochrany.

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. Telomereova choroba se obvykle používá jako ekvivalentní termín. Vzhledem k nevratné příčině těchto onemocnění budou všechny telomeropatie chronické.

U telomeropatie jsou telomery obvykle zkráceny do té míry, že je následná DNA napadena kvůli nedostatku enzymu telomerázy nebo proteinů, které tvoří komplex shelterinu. Někdy je ovlivněna DNA kódující proteiny, takže poškození lze v těle cítit.

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

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

Jakou roli hrají telomery ve stárnutí?

Jak stárneme, potřeba lidského těla po nových buňkách pokračuje. To je mimo jiné nezbytné k udržení procesů v jednotlivých buňkách různých orgánů.

Tyto nové buňky jsou vytvořeny buněčným dělením (Mitóza) jako součást buněčného cyklu. Před dělením jsou všechny buněčné organely a veškerá DNA zdvojnásobeny. Tento proces se nazývá replikace. Za tímto účelem jsou v každé buňce specifické enzymy. Díky své struktuře však odpovědné enzymy nemohou začít zdvojnásobovat DNA na konci každého řetězce DNA.

Výsledkem je ztráta párů bází s každým cyklem a chromozomy se průběžně zkracují.

Telomery jsou umístěny na koncích, takže to nevede k časné ztrátě důležitých segmentů DNA. Nenosí žádné geneticky důležité informace a bez problémů mohou přežít ztrátu několika základen. Se stářím však teloméry nedosahují určité délky, 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 mohl také zajímat: Proces stárnutí

Jakou roli hrají ve vývoji rakoviny?

Telomery mohou také hrát zásadní roli ve vývoji rakoviny. Častěji je však příčinou rakoviny mutace v řetězci DNA. Ve vývoji rakoviny však zkrácení hraje roli jako ve stárnutí.

U kratších telomer je pravděpodobnější vývoj rakoviny. Důvodem je vyšší pravděpodobnost, že bude napadena ta část dvojvlákna DNA, která kóduje proteiny a obsahuje geny. Rizikovým faktorem jsou krátké telomery, které jsou přítomny již od narození.

Nízké hladiny enzymu telomerázy a komplexu shelterinového proteinu to zvyšují. Telomery také hrají důležitou roli v již existující rakovině.

V souvislosti s degenerací buněk dochází ke zvýšenému buněčnému růstu a zvýšenému dělení buněk. To vede k rychlejšímu zkrácení telomer, což zvyšuje pravděpodobnost další degenerace. Buňka se na to snaží reagovat různými mechanismy, ale u rakovinných buněk je to málokdy úspěšné.

Co je to telomeráza?

Telomeráza je enzym, který se vyskytuje v každé lidské buňce, ale nelze jej detekovat ve všech buňkách. Telomeráza je aktivní zejména v následujících buňkách:

Buňky kostní dřeně
Kmenové buňky
Zárodečné buňky (Prekurzory spermií a vaječných buněk)
embryonální buňky

Vyskytuje se hlavně v buněčném jádru, protože právě tam je místo jeho působení. Hlavním úkolem enzymu je minimalizovat ztrátu báze telomer DNA na konci chromozomů během replikace. To je zásadní, protože jinak s každým dělením buněk vede relativně vysoká ztráta DNA v důsledku struktury ke zkrácení životnosti buněk.

Je to jeden z mála enzymů, který má pro tento účel funkci reverzní transkriptázy. To znamená, že může generovat nový řetězec DNA z řetězce RNA, což je vlastně kopie DNA.

Zbytek enzymů lidského těla tuto funkci nemá. Za tímto účelem se telomeráza skládá z malé části RNA, která slouží jako templát pro novou část DNA. Enzym k tomu využívá skutečnosti, že se na telomerách opakovaně vyskytuje sekvence. Základní sekvence RNA je komplementární k této opakující se sekvenci. Nové vlákno DNA je přidáno na konec telomery.

Může strava ovlivnit telomery?

Někteří lékaři a vědci uznávají, že strava ovlivňuje telomery. O tom již bylo provedeno několik studií, ale některé z nich jsou kontroverzní.

Zdravá strava by měla zvýšit aktivitu telomerázy, aby ke zkracování telomer během dělení buněk docházelo pomaleji. Kromě toho by měly být telomery dokonce schopné prodloužit se 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 ovlivnění telomer prostřednictvím stravy. To má za následek menší poškození dvojitého řetězce DNA. Omega-3 mastné kyseliny, které jsou bohaté na mastné ryby, mají také pozitivní účinek.

Stejně jako u prakticky všech prognóz má kromě stravy, pohybu a menší fyzické aktivity také pozitivní vliv na délku telomer, proto byste tomu měli věnovat pozornost.

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