14. Репликация теломерных концов днк

Соматические клетки могут делится ограниченное число раз, например, эмбрионные клетки могут делится до 80 раз, клетки 70-летнего человека-только 20-30 раз. Способность клеток делится ограниченное число раз носит название лимита Хейфлика. В ряде случаев клетки способны преодолеть лимит Хейфлика и начать делиться неограниченно, это явление называется иммортализация клеток.

Ограничение числа делений клеток определяется наличием особых структур на концах хромосом-теломер. Они состоят из повторяющихся коротких последовательностей ДНК. У многих они представлены высококонсервативными повторами ТТАГГГ. ДНК теломер не кодирует белки. У человека размер теломера от 2000 до 20000 н.п. Клетки, имеющие меньший размер теломер имеют меньший потенциал деления. Уменьшение теломер в прцессе деления связано с недорепликацией концов хромосом. Недорепликациея концов хромосом определяется тем, что в процессе репликации используется РНК-заправка и синтез ДНК протекает в направлении 5'→3'. Теломераза является РНК-содержащим ферментом. В составе РНК-компонента теломеразы имеется тринуклеотид, комплементарный соотвеств. участку повторяющейся теломеры. В результате их кмплементарных взаимодействий образуется матричная область, коорая использует фермент для синтеза фрагмента теломеры. После завершения синтеза происходит перемещение транслакация РНК-компонента теломеразы в направлении 3'-фрагмента при участии ДНК-полимеразы и других белков происходит синтез соотвествующей цепи ДНК. Этот циклический процесс повторяется многократно, пока не завершится синтез соотвествующей ДНК. После того, как теломераза завершит синтез цепи ДНК в направлении 3'-конца при участии ДНК-полимеразы и др.белков происходит синтез комплементарной ей цепи. Так происходит образование теломер. Теломеразная РНК закодирована в генах, ее длина у различных организмов неодинакова, у простейших – 200 нуклеотидов, у человека и мыши – 450, у дрожжей -1300 нуклеотидов.

Матричная область ДНК находится на расстоянии 50 нуклеотидов от ее 5'-конца. У теломеразы мышей 8, у человека 11нуклеотидов. Тем не менее они кодируют одну и ту же повторяющуюся единицу теломеры. В зародышевых клетках ген теломеразы экспрессируется и в них проявляется теломерная активность и происходит синтез теломер. В соматических клетках ген теломеразы выключен и теломеразная активность не определяется. В раковых клетках происходит активация гена теломеразы, поэтому уровень активности теломеразы достачно высоки происходит синтез теломер.

Использование антисмысловых РНК к РНК-компоненту теломеразы вызывало гибель опухолевых клеток Hela. Эти эксперименты говорят о важной роли теломеразы в перерождении нормальных клеток в раковые.

В то время получены мыши, нокаутированные по гену, кодирующему РНК-компонент теломеразы. У них отсуствовала акивность теломеразы, но были способны в течении 6 месяцев.

Клетки мышей 4 поколения не содержали теломерных повторов, характеризовались различными аномалиями. Эти данные подтверждают необходимость теломеразы для поддержания теломер, но отрицают ее роль в иммортализации клеток и их злокачественной трансформации.