Back to chapter

8.8:

Telomeres and Telomerase

JoVE Core
Cell Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Cell Biology
Telomeres and Telomerase

Languages

Share

التيلومير هو النهاية الواقية للكروموسوم مكون من تسلسلات مكررة من ستة نيوكليوتيدات غنية بالجوانين 00:00:10.020 00:00:14.210 على سبيل المثال تى تى إيه جى جى جى فى البشر طوله يختلف من من كائن حي إلى كائن حي في الكروموسومات البشرية. يوجد هناك ما يقرب من 1300 ل 2500 متكررات طرفية وحوالي 8300 في الفئران. عندما تصل آليات تضاعف الحمض النووي الى التليوميرات فإنها تواجه مشكلة فريدة:إزالة آخر بادئة فى الطرف 5 00:00:36.980 00:00:40.100 فى الكروموسوم ينتج عنها نتوء في الطرف 3 من دى إن إيه تيليمريك أحادى الشريط الذى لا يمكن نسخه لأنه لا يوجد دى إن أيه تكميلي للعمل كقالب للبرايمر.بسبب مشكلة تضاعف النهاية هذه, 00:00:51.500 00:00:53.360 يمكن للتيلوميرات أن يصبح مُقتضب(أقصر)مع كل انقسام خلية الذي في النهاية يؤدي إلى توقف تكاثر الخلايا المعروف أيضًا باسم الشيخوخة التضاعفية. ومع ذلك يمكن منع هذا بواسطة تخليق تكرارات التيلومير الجديدة من خلال التيلوميراز. 00:01:08.480 00:01:11.870 التيلوميراز هو إنزيم يتألف من كلا الحمض النووي الريبي مع قالب لمتكررات التيلومير والبروتين.إنه يرتبط بنتوء الطرف 3 فى متكررات التيلومير. 00:01:20.060 00:01:23.180 مكون البروتين ترانسكريبتاز العكسي, يمد تيلومير ال دى إن إيه ستة نيوكليوتيدات في وقت مستخدما الحمض النووي الريبي آر إن أيه تسلسل غني بالسيتوزين مكمل لمتكررات تيلومير كقالب. التيلوميراز بعد ذلك ينتقل ويكرر 00:01:37.820 00:01:41.990 عملية إضافة النيوكليوتيدات.00:01:41.990 00:01:45.650 الدى إن أيه بوليميريز ألفا،الذي يحتوي على 00:01:45.650 00:01:50.420 وحدة البريماز الخاص به،يمكنه بعدها إضافة بادئة ونسخ شريط ال دى إن إيه الوالد الممتد. بعد إطالة التيلومير, شيلترين, بروتين من ست وحدات فرعية يرتبط إلى القطعة المزدوجة الأشرطة من التيلومير و نتوء الطرف 3 الذي يبقى بعد إزالة البرايمر. هذا المركب بعد ذلك يعود ليكون حلقات ويدرج نفسه في الحمض النووي المنبع مما يؤدى إلى حلقة إزاحة أو حلقة دى تكونت بسبب نتوء الطرف 3 00:02:15.200 00:02:17.330 مرتبط ب التسلسل التكميلي في متكررات التيلومير.هذا الإدراج يثبت التيلومير 00:02:22.190 00:02:27.530 في مكانه مكونا حلقة تيلوميرأكبر أو حلقة تى. إرتباط الشيليترين وتكوين حلقة تى يحمي الكروموسوم من التحلل وإلتحام طرف بالطرف والتنشيط الغير المناسب لآلات إصلاح الحمض النووي.

8.8:

Telomeres and Telomerase

في تكرار الحمض النووي حقيقية النواة ، يبقى جزء الحمض النووي أحادي الجديلة في نهاية الكروموسوم بعد إزالة التمهيدي النهائي. لا يمكن تكرار هذا الجزء من الحمض النووي بنفس الطريقة مثل باقي الشريط لأن النهاية 3’ غير موجودة والتي يمكن أن يلتصق بها الحمض النووي المركب حديثاً. ينتج عن هذا الجزء غير المتماثل فقداناً تدريجياً للحمض النووي الصبغي أثناء كل تكرار للخلية.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحفز استجابة تلف الحمض النووي بواسطة الإنزيمات التي تتعرف على الحمض النووي المفرد السلسلة. لتجنب هذا، توجد منطقة عازلة تتكون من تسلسل نيوكليوتيد متكرر ومركب بروتيني يسمى تيلومير في نهايات الكروموسومات التي تحمي نهايات الكروموسومات.

يستطيع التيلوميراز، وهو إنزيم بروتين نووي مكون من كل من RNA والبروتينات، توليف وإطالة الحمض النووي المفقود. يحتوي مكون تيلوميراز RNA (TERC) على &#160؛ قالب تسلسل النوكليوتيدات لتركيب التكرارات التيلوميرية. يختلف طول TERC وتسلسله بين الكائنات الحية. في الهدبيات، يبلغ طوله حوالي 150 نيوكليوتيد، بينما في الخميرة، يكون حوالي 1150 نيوكليوتيد. مكون البروتين، إنزيم التيلوميراز العكسي (TERT) ، يصنع تكرارات التيلومير القصيرة باستخدام حبلا القالب الموجود في TERC.

في الثدييات، تتم حماية التيلومير بواسطة مأوى وهو مركب من ستة بروتينات مختلفة: عامل ربط تكرار التيلومير 1 (TRF1)، عامل ربط تكرار التيلومير 2 (TRF2)، حماية التيلومير 1 (POT1)، TRF1 نووي متفاعل العامل 2 (TIN2)، البروتين المنظم TIN2-POT1 (TPP1) والبروتين الكابت/المنشط 1 (RAP1). &#160؛ تشارك البروتينات الموجودة في مجمع المأوى في وظائف مهمة مثل توظيف التيلوميراز، وتنظيم طول التيلومير، وتوفير مواقع ربط للبروتينات الملحقة.

يمكن أن يؤدي تعبير التيلوميراز إلى زيادة عمر الخلية والسماح لها بالتكاثر باستمرار، وهي سمة مميزة للخلية السرطانية. لوحظ نشاط التيلوميراز في ما يقرب من 90٪ من الخلايا السرطانية مما يجعلها هدفاً للبحث الحالي عن علاجات السرطان الجديدة.

Suggested Reading

  1. Blackburn, Elizabeth H. "Telomeres and telomerase: their mechanisms of action and the effects of altering their functions." FEBS letters 579, no. 4 (2005): 859-862.
  2. Dahse, Regine, Wolfgang Fiedler, and Günther Ernst. "Telomeres and telomerase: biological and clinical importance." Clinical Chemistry 43, no. 5 (1997): 708-714.
  3. Schmidt, Jens C., and Thomas R. Cech. "Human telomerase: biogenesis, trafficking, recruitment, and activation." Genes & development 29, no. 11 (2015): 1095-1105.
  4. De Lange, Titia. "Shelterin: the protein complex that shapes and safeguards human telomeres." Genes & development 19, no. 18 (2005): 2100-2110.
  5. Sandin, Sara, and Daniela Rhodes. "Telomerase structure." Current Opinion in Structural Biology 25 (2014): 104-110.
  6. Cong, Yu-Sheng, Woodring E. Wright, and Jerry W. Shay. "Human telomerase and its regulation." Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66, no. 3 (2002): 407-425.