WYKLAD IV

DNA TELOMEROWY

Telomery,

0. to końce ramion chromosomów, zawierają specyficzne sekwencje nukleotydów położone na końcach cząsteczek DNA (DNA telomerowy) w poszczególnych chromosomach.

1. Ich rola polega przede wszystkim na chronieniu chromosomów przed procesami destrukcji DNA na końcach cząsteczki

DNA telomerowy

0. Składa się z wielu powtórzeń,

1. liczba powtórzeń

jest różna

w poszczególnych

chromosomach,

0. Które są bogate w G w nici

wiodącej,

a w C w opóźnionej (5’)

DNA TELOMEROWY

Ludzkie telomery – 25kpz,

0. zawierają powtarzalne

heksanukleotydy

TTAGGG

DNA telomerowy wykazuje ekstremalną konserwatywność ewolucyjną,

Orzęski Tetrahymena TTGGGG

Płazińce TTAGG

Nicienie Ascaris TTAGGC

Grzyby Neurospora TTAGGG

Kręgowce mysz TTAGGG

człowiek TTAGGG

DNA telomerowy

0. 1. Tworzy „czapeczkę” ochronną –

„usztywnia” telomery

0. 2.  Zapobiega rekombinacji

pomiędzy chromosomami

niehomologicznymi

0. 3. Telomery uczestniczą w przestrzennej organizacji jądra komórkowego

1. 4. mają udział w segregacji chromosomów podczas podziału komórki

Z regionem telomerów są związane specyficzne białka tworzące kompleks enzymatyczno-białkowy, zwany TELOMERAZĄ

0. Kompleks białkowy TELOMERAZY składa się z:

·   enzymu telomerazy (odwrotna transkryptaza)

·   białek stabilizujących

·   RNA (159z)

Telomeraza

0. Zapewnia utrzymanie niezmiennej długości DNA telomerowego,

1. przy braku aktywności telomerazy chromosomy ulegają skróceniu po kolejnych cyklach replikacyjnych o odcinki równe skrajnym starterom

Jak kończy się replikacja DNA
w komórkach Eucaryota ?

0. Replikacja każdego replikonu kończy się w momencie fizycznego zetknięcia się widełek replikacyjnych podążających ku sobie z przeciwnych kierunków, gdyż u Eucaryota brak jest sekwencji stop czyli terminacyjnych

Zakończenie replikacji DNA

startery są wycinane, luki wypełnia polimeraza DNA, jednak na końcu 5’ nie jest to możliwe, gdyż nie ma końca 3’ od którego mogłaby rozpocząć synteze brakującego fragmentu

0. .

Jak kończy się replikacja DNA
w telomerach

Podczas każdego cyklu replikacyjnego komórka traci od 50 do 200 pz z telomerowego DNA na końcach 5’

0. Przyczyna tego zjawiska leży w samej zasadzie działania polimerazy DNA w komórkach eukariotycznych

1. Enzym ten syntetyzuje DNA tylko w kierunku od 5’ do 3’ nowej nici

2. Długość telomerowego DNA na stałym poziomie jest utrzymywana przez TELOMERAZĘ

Kompleks telomerazy

Aktywność telomerazy warunkuje utrzymanie stałej długości DNA telomerowego

0. Telomeraza wraz z RNA (159z) zbliża się do końca 3’ DNA telomerowego (tego dłuższego !!!)

1. Wyszukuje sekwencje komplementarne do sekwencji powtarzalnych w DNA telomerowym TGG,

RNA wchodzący w skład kompleksu telomerazy posiada sekwencje komplementarne do

0. do sekwencji powtarzalnych w telomerowym DNA w pojedynczej nici z końcem 3’.

1. Telomeraza je wyszukuje, RNA łączy się z nimi

2. i służy jako matryca dla odwrotnej transkrypcji

Następnie RNA odłącza się i ponownie szuka sekwencji komplementarnych

0. I ponownie służy jako matryca do odwrotnej transkrypcji

1. a koniec 3’ ulega elongacji,

2. gdyż cykl ten jest powtarzany wiele razy.

3. Tak wydłużony koniec 3’ zawija się (tworzy strukturę „szpilki do włosów”) i służy jako starter i matryca dla polimerazy DNA, która wypełnia lukę.

Jednakże telomeraza jest aktywna we wszystkich komórkach tylko w stadium embriogenezy

0. Po zakończeniu embriogenezy utrzymuje się tylko w:

1. Komórkach płciowych

2. Aktywowanych limfocytach

3. Komórkach macierzystych

4. I …nowotworowych

W komórkach somatycznych brak jest aktywności telomerazy

0. Brak telomerazy skracanie telomerowego DNA utrata inform. genetycznej starzenie komórki

starzenie organizmu śmierć

DŁUGOŚĆ TELOMERÓW JEST WYZNACZENIKIEM PROCESU STARZENIA

0. Na początku stycznia 1999 roku do publicznej wiadomości dotarły wyniki badań dwóch zespołów naukowych.

1. Jeden wykrył, że podziały komórek nowotworu sutka można zatrzymać

2. (które zwykle dzielą się bez żadnych ograniczeń, co zapewnia im nieśmiertelność.)

3. Drugi odwrotnie-wykrył, że można

zmusić do podziału stare komórki ludzkie, które już dawno przestały się dzielić

Telomeraza-eliksir śmierci i młodości

0. W obu przypadkach kluczem była telomeraza.

1. Skoro telomerazę wykryto tylko w komórkach nowotworowych, uzasadnione wydawały się spekulacje, że zablokowanie jej zlikwiduje nowotwór,

2. Uaktywnienie natomiast genu telomerazy w niedzielących się już, ale zdrowych (starych) komórkach będzie źródłem nieśmiertelności i wiecznej młodości…

ZAWIEDZIONE NADZIEJE

0. Kiedy została odkryta telomeraza, enzym zapewniający komórkom nowotworowym nieśmiertelność, naukowcy mieli nadzieję wykorzystać ją do walki z rakiem. Ostatnie badania niestety bardzo osłabiły ich optymizm.

0. Komórki nowotworowe - dzielą się bez końca, ponieważ mają aktywną telomerazę systematycznie odbudowującą telomery

0. Rozumowanie naukowców poszukujących skutecznej strategii przeciwnowotworowej było więc proste (niestety zbyt proste)- jeśli uda się zablokować aktywność telomerazy, to komórki nowotworowe będą się normalnie starzeć dopóty, dopóki wreszcie nie zginą.

Obecnie uważa się, że stopniowa utrata DNA telomerowego jest jednym z głównych mechanizmów odliczających wiek komórki,

0. a skracanie telomerów może być ściśle związane z zahamowaniem cyklu komórkowego zależnym od białka p53

1. *obecność telomerazy umożliwia transformację nowotworową komórki, ale jej nie powoduje

0. *telomeraza nie jest onkogenem

1. *istnieje wiele białek, które są odpowiedzialne za aktywność telomerazy (m. in. odwrotna transkryptaza)

2. *wiele komórek ma aktywną telomerazę w stadium embrionalnym i traci ją w czasie różnicowania tkankowego (istnieją kom., które ją zachowują)

Kobiety górą – Nobel w dziedzinie medycyny i fizjologii 2009 

Nagroda Nobla 2009 z fizjologii i medycyny
DODANE 2009-10-05

0. Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z fizjologii i medycyny - Carol Greider, Elizabeth Blackburn i Jack Szostak –

1. wyjaśnili zjawisko kluczowe dla zrozumienia procesów starzenia się komórek oraz rozwoju nowotworów.

Nobel 09

0. Odkryli, że struktury o nazwie - telomery chronią DNA w zakończeniach chromosomów przed skracaniem się w trakcie podziałów.

1. Zjawisko to zapobiega systematycznej utracie cennego materiału genetycznego.

2. Skracanie się telomerów jest jedną z istotnych przyczyn starzenia się komórek.

Nobel 2009

0. Badaczki Carol Greider (Uniwersytet Johnsa Hopkinsa w Baltimore) razem z Elizabeth Blackburn zidentyfikowały enzym - telomerazę, która odpowiada za wydłużanie telomerów. Nadmierna aktywność telomerazy może sprawić, że wadliwe komórki staną się nieśmiertelne i zapoczątkują rozwój nowotworu.

0. W swoich badaniach trójka naukowców pokazała – na różnych modelach – że telomery nie tylko chronią chromosomy, ale także że ich skracanie z każdym podziałem komórkowym przybliża komórkę do śmierci, regulując zatem proces starzenia.

1. Dzisiaj wiemy też, że komórki rakowe bardzo często mają mutację zaburzające właśnie proces skracania telomerów, przez co stają się nieśmiertelne – mnożą się w nieskończoność i nie umierają, wypierając komórki zdrowe.