Теломеры
и теломеразная активность
Выполнила:
учащаяся 1 курса,
Общемедицинского
факультета,
Группа 113 «А»
Джамбулова
Акмарал
Проверила:
Дюсембаева
А. Ж.
Министерство
Образования Республики
Казахстан
Казахстанско-Российский
Медицинский Университет
г. Алматы
2011-2012 уч.
год.
Содержание
- Теломеры. Открытие
Г. Мёллера.
- Теломераза. «Источник
юности».
- Теломеразная
активность. Уровни регуляции.
- Заключение.
- Список используемой
литературы.
Теломеры
- Теломеры
- это район хромосомы, локализованный
на ее конце. Хромосома имеет две теломеры.
Теломера содержит специальные последовательности
ДНК, обеспечивающие точную репликацию
хромосом.
Открытие
Г. Мёллера.
- Существование
специальных структур на концах
хромосом было постулировано
в 1938 году классиками генетики, Лауреатами
Нобелевской Премии Барбарой
Мак-Клинток и Германом Мёллером.
Мёллер Герман
Джозеф (21.12.1890, Нью-Йорк – 05.04.1967, Индианаполис)
- Теломерные
повторы — весьма консервативные
последовательности, например, повторы
всех позвоночных состоят из шести нуклеотидов
TTAGGG, повторы всех насекомых — TTAGG,
повторы большинства растений — TTTAGGG.
- Ученые из университета
Кардиффа (Cardiff University) установили, что критическая
длина человеческой теломеры, при которой
хромосомы начинают соединяться друг
с другом, составляет 12,8
теломерных повторов.
- В каждом
цикле деления теломеры клетки
укорачиваются из-за неспособности
ДНК-полимеразы синтезировать копию
ДНК с самого конца. Она в
состоянии лишь добавлять нуклеотиды
к уже существующей 3’-гидроксильной
группе. По этой причине ДНК-полимераза
нуждается в праймере, к которому она могла
бы добавить первый нуклеотид. Данный
феномен носит название концевой
недорепликации и является одним из
важнейших факторов биологического
старения.
Теломераза.
- Теломераза — фермент,
добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (ТТАГГГ у
позвоночных) к 3'-концу цепи ДНК на участках теломер,
которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках.
Теломеры содержат уплотненную ДНК и стабилизируют
хромосомы. При каждом делении клетки
теломерные участки укорачиваются. Существование
механизма, компенсирующего укорочение
теломер (теломеразы), было предсказано
в 1973 году А. М. Оловниковым.
- Теломераза
была обнаружена Кэрол
Грейдер в 1984
году.
- За открытие
защитных механизмов хромосом
от концевой недорепликации с
помощью теломер и теломеразы
в 2009 году присуждена Нобелевская
премия по физиологии и медицине
австралийке, работающей в США, Элизабет
Блэкбёрн, американке Кэрол Грейдер и
её соотечественнику Джеку Шостаку.
- Теломераза
является обратной транскриптазой,
причем с ней связана особая
молекула РНК, которая используется
в качестве матрицы для обратной
транскрипции во время удлинения
теломер.
- В результате
деятельности теломеразы длина
теломерных участков хромосом
клетки увеличивается или сохраняется
на постоянном уровне, компенсируя
таким образом концевую недорепликацию
и позволяя клетке делиться
неограниченно долго.
Теломеразная
активность.
- Искусственно
индуцированная экспрессия гена
каталитического компонента теломеразы
(путем введения гена при помощи
методов генной инженерии) делает
клеточную культуру иммортальной
(бессмертной), то есть способной
делиться неограниченно долго, отменяя
тем самым для культуры предел
Хейфлика.
- Теломераза
экспрессируется в стволовых,
половых и некоторых других типах клеток
организма, которым необходимо постоянно
делиться для функционирования определённых
тканей (например, клетки эпителия кишечника).
- Обычные соматические
клетки организма лишены теломеразной
активности.
- Клетки 85 % раковых
опухолей обладают теломеразной активностью,
поэтому считается, что активация теломеразы
является одним из событий на пути клетки
к злокачественному перерождению.
- Результаты
изучения теломеразной активности
в соматических клетках предполагают
наличие трех различных уровней
регуляции:
- Во-первых,
активная теломераза ни разу не была обнаружена
у большинства типов терминально дифференцированных
нормальных соматических клеток, таких
как фибробласты, независимо от того, находились
ли они в стадии покоя или пролиферации.
Стволовые
клетки обладают, как способностью
обновляться, так и способностью дифференцироваться
во множество типов клеток, формирующих
ткани.
- Вторым
фактором, оказывающим влияние на теломеразную
активность, является митотическая активность
клеток.
- Как показано
в опытах с примитивными кроветворными
клетками-предшественницами, теломераза,
по-видимому, активна именно в этих примитивных
и пролиферирующих клетках.
- Третьим возможным
фактором является специфический, в
отношении фазы клеточного цикла, механизм,
осуществляющий позитивную и негативную
регуляцию теломеразной активности в
процессе клеточного цикла, однако возможность
такой регуляции нуждается в более углубленном
изучении.
- Чтобы свести
к минимуму риск возникновения рака, теломеразная
активность должна строго регулироваться.
- Тонкая регуляция
теломеразной активности может осуществляться
путем регуляции белков, ассоциированных
с теломеразой, и генов матричных РНК.
- Теломеразная
активность была обнаружена в эмбриональных
клетках и в большинстве раковых
клеток. Однако дальнейшие исследования
выявили, что некоторые специализированные
нормальные соматические клетки
также обладают теломеразной
активностью. Похоже, что теломеразная
активность в этих клетках
строго регулируется, экспрессируясь
на определенных этапах.
- Теломеразу
считают ключом к клеточному бессмертию,
«источником юности». Этот фермент позволяет
клеткам быстро размножаться без старения. Стволовые
клетки эмбрионов, например, экспрессируют
теломеразу, которая позволяет им непрерывно
делиться, формируя ткани и органы. У взрослых
организмов теломераза экспрессируется
в клетках, которые должны часто делиться,
однако большинство соматических клеток
ее не производят.
- Один из наиболее
очевидных признаков старости — сниженная
активность клеток кожи. Предполагается,
что лечение теломеразой сможет помочь
избавиться по крайней мере от этих проблем.
- Возникновение
многих признаков раннего старения
приписывают сокращению теломер.
- Это, например, прогерия, Атаксия-телангиэктазия, синдром
Блума, анемия
Фанкони, синдром
Наймегена и другие телангиэктазивные
нарушения. Гены, мутация которых приводит
к этим заболеваниям, задействованы в восстановлении
ДНК.
- Он считает, что
уже в ближайшем десятилетии будут проведены
первые испытания теломеразных методов
увеличения продолжительности жизни человека.
Это весьма обнадеживает, так как примерно
в это же время произойдет массовый уход
на пенсию людей поколения беби-бума в
США и западной Европе.
Прогерия
Заключение
- Какие же
практические выводы следуют
из того, что на сегодняшний
день удалось узнать о связи
между активностью теломеразы, раковым
ростом и старением клеток.
- Казалось бы, они
лежат на поверхности: не хочешь стареть
- активируй теломеразу; хочешь убить раковую
опухоль - убей в ней сначала теломеразу.
- Изучение тонкой
структуры теломер и механизма действия
теломераз находится еще только в начальной
стадии. Однако они привлекают к себе огромный
интерес исследователей, работающих в
самых разных областях биологии и медицины,
и здесь уже в ближайшее время можно ждать
новых интересных открытий.
Список используемой
литературы
- Альбертс Б.,
Брей Б., Льюис Дж. и др. «Молекулярная
биология клетки».
- «Теломера. Теломераза.
Рак и старение». Биохимия 1997 г.
- http://www.wikipedia.org