8. Теломераза и теломеразный комплекс.

Теломераза в качестве простетической группы использует концевую РНК-затравку, которая служит матрицей при синтезе теломер. Теломераза присоединяет нуклеотид за нуклеотидом к 3՛-концу вновь синтезированной дочерней нити ДНК. Теломеры состоят из многократно повторяющихся фрагментов олигонуклеотидов.

Во время деления клетки теломеры теряют от 5 до 20 фрагментов, и с каждым делением становятся короче. Последовательное исчезновение концевых участков приводит к потере генов. Укорочение до определенной критической длины становится сигналом к прекращению деления. Обычно клетки имеют 20-90 делений (у новорождённых – 80-90 делений, а клетки 70- летних делятся только 20-30 раз).

1.2. Теломерный комплекс

У животных и человека на концах линейных хромосом расположены тысячи консервативных повторов гексодезоксинуклеотидов -ТТАGGG, называемых теломерами, которые позволяют концам хромосом прикрепляться к ядерной оболочке, предотвращают их разрушение и рекомбинации. При каждой репликации длина теломер укорачивается примерно на 120 пар оснований – это явление характерно для соматических (в норме не делящихся клеток, не опухолевых и не эмбриональных клеток). Для соматических клеток при их репликации такое укорочение теломер служит репликометром, т.е. теломеры должны укоротиться до критического размера, чтобы клетка потеряла способность делиться, стареть и подвергаться апопотозу. Иными словами, этот процесс не даёт возможности клетке превратиться в онкологическую, т.е. постоянно делящуюся (бессмертную). Если клетка имеет повреждённую ДНК с её теломерами, должны включиться ген апоптоза Р-53, чтобы такая клетка погибла и не стала бессмертной.

Итак, теломеры состоят из многократно повторяющихся фрагментов олигонуклеотидов. Во время деления клетки теломеры теряют от 5 до 20 фрагментов, становясь короче с каждым делением. Последовательное исчезновение концевых участков приводит к потере генов. Укорочение до определенной критической длины становится сигналом к прекращению деления.

9. Роль теломеразы в иммортализации.

Существует понятие «активная теломераза»,её активность приводит к клеточному бессмертию, индуцируя постоянное клеточное деление, информация об активной теломеразе является универсальным маркером онкологических процессов.

Иммортализация – процесс, ведущий к приобретению клеткой способности делиться неограниченное число раз, не вступая в процесс апоптоза.

Клетки опухоли обязательно должны пройти иммортализацию, обойдя запрограммированную гибель – апоптоз, наступающий в результате критического укорочения теломер. Т.о. активная теломераза → имортализация (бессмертие) → опухоль.

В норме, в соматической клетке укорочение теломер – это регулятор клеточной пролиферации, поддерживающий уровень делящихся и стареющих клеток.

Клетка перестает делиться и подвергается апоптозу, когда укорочение теломер становится критическим – это называется лимитом Хейфлика, т.е. это максимальное укорочение теломер, не приводящее к апоптозу, но останавливающее пролиферацию.

Время существования культуры соматических клеток конечно и определяется количеством делений (≈ 60). Барьер в 60 делений преодолевают в норме стволовые клетки. Леонард Хейфлик установил это в 60-х гг. XX в.

Т.о. образуется следующий механизм:

1. Старая клетка (или с поврежденной ДНК) → больше коротких теломер → апоптоз → лимит Хейфлика преодолен.

2. Нормальные клетки – уровень размера теломер контролируется, не преодолевая критического укорочения (лимита Хейфлика).

3. Опухолевая клетка –нет клеток с укороченными теломерами, клетка не отмирает, а постоянно размножается. Нет лимита Хейфлика.

В 1971 г. А.Оловников предложил теломерную гипотезу старения (укорочения теломер, ведущую к апоптозу) и высказал предположение о наличии специализированной ферментной системы, контролирующей и поддерживающей длину теломер ДНК.

Фермент, способный увеличивать длину теломерных последовательностей ДНК, был выделен Э.Блекберном и Э.Грейдером в 1984 г. из культуры жгутиковых простейших Tetrahynemathermophilia. Этот фермент был назван теломеразой (telomere – terminaltransferase).