تلومر و پیری سلول

تلومر و پیری سلول

آشنایی با تلومر (Telomer)، ساختار و عملکردهای آن تلومر ساختار انتهایی کروموزوم در یوکاریوت ها می‌باشد که از تکرار توالی پشت سر هم (TTAGGG) تشکیل شده است.

تلومر، یک دومین هتروکروماتینی است که وظیفه اصلی آن حفاظت و پایداری انتهای کروموزوم و جلوگیری از نوآرایی، 

شکست الحاق انتهایی و تجزیه و تخریب آن می‌باشد. دراغلب سلول‌های سوماتیکی براثر تقسیمات متوالی سلول طول توالی تلومری کاهش می‌یابد،

هنگامیکه طول توالی تلومری کاهش می‌یابد،یکسری سیگنال درونسلولی فعال می‌شود که در پی آن چرخه سلولی متوقف و مرگ برنامه ریزی شده اتفاق میافتد.

تلومراز آنزیم درون سلولی که سبب حفظ طول تلومر می‌شود مانع از کوتاه شدن تلومر و همچنین ادامه یافتن تقسیمات سلولی برخی از سلول‌های سو ماتیکی در محیط آزمایشگاه می‌شود.

بررسی‌های دقیق ارتباط تلومر و تلومراز می‌تواند در پیشگیری از فرایند پیری، سندرم‌های پیری و بیماری‌های وابسته به پیری کمک‌های سودمندی نماید.

تلومر :

تلومر از ریشه یونانی کلمه Telos (به معنی انتها) و MerOS (به معنی بخش)، آمده است و هرمن مول را در سال ۱۹۳۸ آن را نام گذاری کرد.

هرمن مولر در سال ۱۹۴۶ موفق به کسب جایزه نوبل شد. چند سال بعد جیمز واتسون ” هنگام مطالعه بر روی فرایند همانندسازی DNA خطی در یوکاریوت ها،
پدیده مشکل انتهای همانندسازی را عنوان نمود. واتسون فرض کرد که آنزیم DNA پلیمراز یوکاریوتی قادر به همانندسازی DNA در انتهای 3 نمی‌باشد،

در نتیجه پس از هر بار همانندسازی قسمتی از مولکول DNA (توالی تلومری) کوتاه می‌شود.

در سال ۱۹۶۱ های فیلیک بیان نمود که سلولهای پیکری در حدود ۵۰ بار تقسیم می‌شوند و پس از آن وارد مرحله عدم فعالیت سلولی می‌گردند.

چندی بعد الووینکو توانست بین پدیده end replication problem و Senescence ارتباط معنی داری برقرار کند.

او چنین فرض کرد که End replication problem موجب کوتاه شدن در طی تقسیمات متوالی می‌شود.

او متوجه شد که تلومر همانند یک ساعت مولکولی” عمل نموده و تعیین کننده تعداد تقسیمات سلولی است که یک سلول می‌تواند انجام دهد،

و بنابراین موجب پدیده فیزیولوژیک پیری” می‌شود. در سال ۱۹۸۴ الیزابت بلکبورن و کارل گریدر پس از مطالعه بر روی تتراهیمنتا،

آنزیمی را شناسایی کردند که موجب حفظ طول تلومر پس از هر بار تقسیم می‌شد. آنها این آنزیم را ترانسفراز انتهایی تلومر یا همان تلومراز نامیدند.

در سال ۲۰۰۹ الیزابت بلکبورن، از دانشگاه کالیفرنیا، و جک سوز تاک از دانشگاه هاروارد، به دلیل مطالعه و کشف آنزیم تلومراز در انسان موفق به کسب جایزه نوبل شدند.

ساختار تلومر (Telomer) به چه صورت می باشد ؟

تلومر ساختار انتهایی کروموزوم (DNA دو رشته ای+پروتئینهای ویژه) در یوکاریوتها (پروتوزوا، قارچها، گیاهان، جانوران) میباشد،

که وظیفه اصلی آن حفاظت و پایداری از کروموزوم است. با بیانی ساده میتوان تلومر را به ساختار پلاستیکی انتهایی بند کفش تشبیه کرد که مانع تجزیه و تخریب آن می شود.

در انسان و مهره داران تلومر از هزاران تکرار توالی 3- TTAGGG – 5 یا T2AG3) n) که به صورت پشت سر هم ” در انتهای کروموزوم قرار دارند، تشکیل شده است.

طول تلومر در گونه های مختلف متفاوت است ولی طول آن در سلولهای انسان تقریبا بین ۵۰۰ تا۱۵۰۰۰ جفت باز می باشد.

طول توالی تلومر را معمولاً با روش QFISH اندازه گیری می کنند. تلومر دارای یک رشته غنی از G” و یک رشته غنی از C” میباشد.

رشته غنی از G که در انتهای 3 DNA واقع است، عمدتاً به اندازه ۱۸ جفت باز از انتهای 5پریم DNA (رشته غنی از C) بلندتر است که به آن رشته پیشامده G گفته می شود.

رشته G یکی از عوامل اصلی تعیین کننده ساختمان و عملکرد تلومر است.تلومر ساختار انتهایی کروموزوم (DNA دو رشته ای+پروتئینهای ویژه) ،

دریوکاریوتها (پروتوزوا، قارچها، گیاهان، جانوران) میباشد، که وظیفه اصلیآن حفاظت و پایداری از کروموزوم است.

با بیانی ساده میتوان تلومر را بهساختار پلاستیکی انتهایی بند کفش تشبیه کرد که مانع تجزیه و تخریبآن می شود.

در انسان و مهره داران تلومر از هزاران تکرار توالی 3- TTAGGG – 5 یاT2AG3) n) که به صورت پشت سر هم ” در انتهای کروموزوم قرار دارند،

تشکیل شده است.طول تلومر در گونه های مختلف متفاوت است ولیطول آن در سلولهای انسان تقریبا بین ۵۰۰ تا۱۵۰۰۰ جفت باز می باشد.

طول توالی تلومر را معمولاً با روش QFISH اندازه گیری می کنند.تلومر دارای یک رشته غنی از G” و یک رشته غنی از C” میباشد.

رشته غنی از G که در انتهای 3 DNA واقع است، عمدتاً به اندازه ۱۸ جفت باز از انتهای 5پریم DNA (رشته غنی از C) بلندتر است ،

که به آن رشته پیشامده G گفته می شود.رشته G یکی از عوامل اصلی تعیین کننده ساختمان و عملکرد تلومر است.

عملکرد پروتئین‌های شل‌ترین در تشکیل ساختار حلقه تلومری T و حلقه D :

کمپلکس پروتئینی شل‌ترین، شامل دو پروتئین اصلی به نام‌هایTRF، TRFدو یک می‌باشد.

در اثر تاخوردگی انتهای سه پریم در ساختار تلومر، ۲ حلقه به نام‌های حلقه T و حلقه D پدید می‌آید.

به حلقه آن حلقه تلومری و حلقه D، حلقه جایگزینی می گویند.  مکانیسم تاخوردگی بدین صورت است،

که ابتدا انتهای آزاد 3 به گونه‌ای خم می‌شود که DNA تک رشته دوباره بتواند در کنار DNA دو رشته قرار گیرد،

بدین ترتیب حلقه T ایجاد می‌شود. سپس هنگامی که DNA تک رشته در جای صحیح خود قرار گرفت،

با توالی‌های تکراری مکمل خود بر روی انتهای 5 که ۲ رشته‌ای است، پیوند هیدروژنی برقرار می‌کند و بدین ترتیب با ایجاد مارپیچی،

جانشین رشته دیگر DNA دو رشته می‌شود.به همین دلیل به این حلقه،  حلقه جانشینی گفته می‌شود. در LOOp-T،

ساختار DNA چهار رشته‌ای دیده می‌شود که موجب پایداری بیشتر حلقه T می‌شود.

تلومر به دو حالت فرم باز” (فرم مناسب برای طویل شدن) و فرم بسته” (غیرقابل دسترس برای تلومراز) می ‌باشد.