Telomerase: Rolle beim Zellaltern und Krebs verstehen

Telomerase ist eine Polymerase-Enzym, das in Zellen vorkommt und DNA-Sequenzen von Telomeren (einem speziellen Schutzkomplex am Ende von Chromosomen) herstellt. Telomerase ist während der Embryonalentwicklung (Bildung und Entwicklung eines Embryos) bis zur embryonalen Differenzierung aktiv; in männlichen Keimzellen (geschlechtlichen Fortpflanzungszellen), aktivierten Lymphozyten (eine Art weißer Blutkörperchen) und einigen Stammzellen (unspezialisierte Zellen, die spezifische spezialisierte Zellen produzieren können); und in etwa 90 % der Krebszellen. In Zukunft könnte die Fähigkeit, die Telomerase-Aktivität zu regulieren, möglicherweise verwendet werden, um das Altern zu verlangsamen und altersbedingte Krankheiten sowie Krebs zu behandeln.

Telomere

Telomere sind sehr viel wie Aglets, die harte Kunststoffbeschichtung an den Enden Ihrer Schnürsenkel. Wie Aglets verhindern Telomere, dass Ihre Chromosomen „ausfransen“. Telomere verhindern auch, dass Ihre Chromosomen an den Enden zusammenfügen und rekombinieren. Ausfransen, End-zu-End-Fügen und Rekombinieren können alle dazu führen, dass Zellen vorzeitig absterben. Menschliche Telomere sind etwa 10.000 Nukleotide (Chemikalien, aus denen DNA besteht) lang. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle repliziert, werden die Telomere an den Enden der Chromosomen der Zelle ein wenig kürzer. Junge Menschen haben lange Telomere auf ihren Chromosomen; im Alter werden ihre Telomere kürzer. Wenn die Telomere kurz genug sind, kann sich die Zelle nicht mehr replizieren und die Zelle stirbt schließlich ab. Dies ist wichtig, weil je öfter sich eine Zelle repliziert, desto größer die Chance für Fehler, die in die Zell-DNA eingeführt werden, was letztlich Krankheiten verursachen kann.

Telomerase

Telomerase erzeugt die langen, sich wiederholenden Sequenzen von TTAGGG, die ein Telomer am Ende eines Chromosoms ausmachen. 1985 identifizierten Greider und Blackburn das erste Telomerase-Enzym im Journal Cell. Es gibt zwei Hauptteile des Enzyms, ein Telomer-RNA-Stück und ein Telomer-Reverse-Transkriptase-Stück. Die Telomerase-Aktivität wird auf vielen Ebenen reguliert, einschließlich Transkription (Synthese von Boten-RNA aus einer DNA-Vorlage), Boten-RNA-Splicing und Reifung und Modifikation von hTERT (ein katalytisches Protein mit Reverse-Transkriptase-Aktivität) und hTERC (die funktionale RNA-Komponente der Telomerase). Im Labor kann menschliche Telomerase durch Ko-Expression von hTERT und hTERC aktiviert werden; im Körper ist die Erstellung voll funktionsfähiger Telomerase und ihre anschließende Aktivität wahrscheinlich ein mehrstufiger Prozess, der viele andere Komponenten und Proteine beinhaltet.

Vorteile

Ohne Telomerase, die Telomere zum Schutz der Enden unserer Chromosomen herstellt, könnten wir uns nicht fortpflanzen. Es wäre für unseren Körper schwierig, Krankheiten abzuwehren, und unsere Zellen hätten kein Signal, wann sie mit der Replikation aufhören sollen, und könnten beginnen, Replikationsfehler zu begehen, die uns krank machen könnten. Zellen könnten DNA fälschlicherweise als beschädigt identifizieren und DNA-Schadens-Reaktionsproteine aktivieren (die letztlich zur Disintegration von Zellen führen), wenn sie nicht benötigt werden.

Tumore

Sowohl gutartige als auch bösartige (krebsartige) Tumore zeigen Telomerase-Aktivität. Telomerase ist aktiv in etwa 90 % der 2600 menschlichen Tumorproben, die bisher untersucht wurden. Es wird angenommen, dass die Telomerase-Aktivität mit der Unsterblichkeit von Tumorzellen verbunden ist. Wenn sich Tumorzellen replizieren, hält die Aktivität der Telomerase die Telomere am Chromosom davon ab, kürzer zu werden, sodass sich die Tumorzellen unbegrenzt replizieren können.

Die Zukunft

Derzeit untersuchen Wissenschaftler, wie Telomerase in gesunden Zellen und in Krebszellen funktioniert. Einige Wissenschaftler glauben, dass ein vollständigeres Verständnis davon, wie Telomerase funktioniert, verwendet werden könnte, um den Alterungsprozess zu verlangsamen, vorzeitige Alterungskrankheiten zu behandeln und Krebs zu behandeln.