Генная диагностика и теломерный тест

Генная диагностика  и теломерный тест

Теломеры это район хромосомы, локализованный на ее конце. Теломеры определяют биологический возраст человека и продолжительность жизни. Хромосома имеет две теломеры. Теломера содержит специальные последовательности ДНК, обеспечивающие точную репликацию хромосом. Для теломерных участков хромосом характерна значительная гетерогенность в стволовых клетках и тканях организма человека. У человека теломеры содержат единственный повтор GGGTTA. Длина ДНК в теломерах хромосом человека варьирует и в клетках зародышевой линии и составляет 10-15.000 п.о. Для активной пролиферации стволовых клеток теломерные последовательности не должны становиться короче определенного порогового размера. Исследования обнаружили резкое повышение активности теломераз, характерное для раковых клеток, что служит физиологическим маркером развития рака. Поэтому в качестве одного из подходов к терапии опухолей рассматривают подавление активности теломераз, функционирование которых, как полагают, необходимо для роста опухолей.

Теломеры  важны для стабильности хромосом, для ядерной архитектуры и определенных хромосомных перемещений. Теломеры принципиально отличается от концов разорванных хромосом. Это важно потому, что разрывы хромосом вызывают задержку в клеточном цикле и подвергаются репарации, которая может привести к экзонуклеолитической атаке или лигированию c другими хромосомными фрагментами. Последние приводит к образованию дицентриков или кольцевых хромосом, к транслокациям или делециям. Учитывая, что ДНК-полимераза не может реплицировать линейную хромосому полностью, требуется специальный механизм для поддержания концевых участков хромосом. В большинстве организмов эту функцию выполняет теломераза — обратная транскриптаза с внутренней РНК-матрицей. Однако при некоторых условиях длина теломеры может поддерживаться за счет рекомбинации или транспозиции. Во многих клетках плечи хромосом определенным образом организованы внутри ядра и могут быть ориентированы от теломеры к центромере.

Стабильность  хромосом необходима для функционирования и выживания всего организма. Многие механизмы ответственны за поддержание  стабильности хромосом. Одним из существенных механизмов является хромосомное копирование  с помощью теломер. Теломеры представляют собой комплекс специализированной ДНК и белков, который расположен на каждом конце хромосомы. Теломеры построены таким образом, который позволяет им формировать особые петлевые структуры (Т- и D-петли), которые и играют роль защитных хромосомных «копов»). Теломерная последовательность ДНК несколько различается среди видов. 

Упрощенная  схема строения теломер и образования Т-петли. Теломеры состоят из специфических нуклеотидных повторах на каждом конце хромосомы.

Хромосомные копы, сформированные теломерами, предотвращают потерю генетической информации, а так же не позволяют сигнальным механизмам повреждения ДНК воспринимать концы хромосом как двойные разрывы ДНК. При этом теломерное копирование предотвращает возникновение хромосомных сшивок и последующую хромосомную деградацию, которые приводят к клеточному старению или апоптозу.

Длина теломер на конкретных хромосомах может быть измерена с помощью техники количественной флуоресцентной insitu гибридизации (FISH). Женщины обычно имеют большую длину теломер по сравнению с мужчинами. Эта разница может быть обусловлена потенциальной активацией теломеразы при действии эстрогенов. Для всех хромосом существует линейная зависимость между длиной теломер и возрастом.

В отличие  от хронологического возраста, который  четко определяется датой рождения, на биологический возраст можно  оказывать влияние. Обмануть лимит  Хейфлика с помощью поддержания стабильной длины теломер можно несколькими способами, одним из которых является действие специального рибонуклеопротеидного фермента – теломеразы, которая способна добавлять повторы TTAGGG к концам хромосом. В физиологических условиях, теломеразаактивна только в стволовых клетках. Теломераза человека состоит из двух копмонентов: теломераза обратная транскриптаза (hTERT) и РНК компонента (hTRC). Короткие теломеры и отсутствие активности теломеразы вызывают преждевременное старение.