Telomeráz
A telomeráz vagy telomer terminális transzferáz eukarióta sejtekben megtalálható enzim, amelynek funkciója az, hogy a kromoszómák végén található telomer 3' végéhez TTAGGG oligonukleotidokat ad hozzá. Erre azért van szükség, mert sejtosztódáskor a DNS-másoló enzimek sajátosságai miatt a kromoszómák kissé mindig megrövidülnek; a telomeráz visszaállítja eredeti hosszukat a sokszor osztódó őssejtekben.

A telomeráz a hosszabbításhoz egy RNS-templátot használ, ami az enzim része. Maga az enzim a reverz transzkriptázokkal rokon. Mivel a folyamatos sejtosztódáshoz elengedhetetlen a telomeráz működése, a rákos elváltozásokban rendszerint megfigyelhető az enzim aktivitása.

Felfedezése 
A telomer rövidülésének problémájára és egy esetleges kompenzációs mechanizmus létezésére először Alekszej Olovnyikov szovjet biológus mutatott rá 1973-ban. Az enzimet 1984-ben találta meg az amerikai Carol W. Greider és Elizabeth Blackburn a Tetrahymena csillós egysejtűben. Ők ketten és Jack W. Szostak 2009-ben orvostudományi Nobel-díjat kaptak a felfedezésért.

A telomeráz szerepét a sejtek öregedésében és a tumorsejtekben a Geron Corporation kutatói határozták, meg, akik klónozták az enzim RNS-ét és katalitikus alegységét és kifejlesztettek egy PCR-alapú tesztet az enzim aktivitásának mérésére. Az enzim felépítését 2007-ben határozta meg Scott Cohen, a katalízist végző alegység részletes szerkezetét pedig Emmanuel Skordalakes közölte 2008-ban.

Szerkezete
Az emberi telomeráz enzim két-két telomeráz reverz transzkriptáz (TERT) alegységből, telomeráz RNS-ből (TR) és diszkerinből (DKC1) áll. Az alegységek génjei más-más kromoszómán találhatóak. Az emberi TERT alegység 1132 aminosavból áll, összekapcsolódik a 451 bázispárnyi hosszú RNS-sel, amelyet a telomer szintéziséhez mintául használ. Formája egyujjas kesztyűére emlékeztet, amellyel körbefogja a kromoszóma meghosszabbítandó végét.

A TERT funkcióját tekintve reverz transzkriptáz, vagyis egyszálú RNS alapján DNS-t szintetizál. Mára már számos szervezet TERT-génjét megszekvenálták. A fehérje négy konzervatív domént tartalmaz: az RNS-kötő domént, az „ujjakat”, „tenyeret” és „hüvelyket”, amelyekkel körbeveszi a DNS-t. Szerkezetileg a retrovírusok reverz transzkriptázával, a virális RNS-polimerázokkal és a bakteriofágok DNS-polimeráz B-jével van rokonságban.

Működése
Az RNS-templát segítségével a TERT hat nukleotidból (gerincesekben 5'-TTAGGG-3', de egyéb szervezetekben eltérő) álló ismétlődő DNS-szakaszokat illeszt a kromoszóma 3' végeire. Az RNS templát régiójának szekvenciája: 3'-CAAUCCCAAUC-5'.

A telomeráz az RNS-templát első szakaszával a kromoszóma telomerjének végén található ismétlődő szekvencia végéhez kapcsolódik, meghosszabbítja egy új GGTTAG szekvenciával, majd odébbcsúszik a kromoszóma új végéhez és megismétli a folyamatot. Az egyszálú DNS-t aztán egy DNS-polimeráz egészíti ki kétszálúvá.

Egy telomer összesen akár 2000 ismétlődő szekvenciát is tartalmazhat.

Klinikai jelentősége

Öregedés
Az átlagos testi sejtek 50-70-szer osztódhatnak, mielőtt kromoszómáik telomerje elfogyna, ez az úgynevezett Hayflick-korlát, ami után a sejtosztódás megáll. Az aktív telomeráz viszont lehetővé teszi a korlát megkerülését, ami az őssejtek és a tumorsejtek számára egyaránt esszenciális. A telomeráz egyaránt működik az embrionális és felnőtt kori őssejtekben (bőr- és bélbolyhok sejtjei, vérképző sejtek, ivarsejtek) is, viszont a legtöbb testi sejtben inaktív.

A telomerek hossza nem függ az adott organizmus maximális élettartamától, egy vizsgálat szerint éppen hogy fordítottan arányos azzal. A nem osztódó sejtekben, mint az idegsejtek vagy harántcsíkolt izomsejtek esetében a telomerek hossza nem változik. Egy vizsgálat szerint a telomerek hosszából nem lehet következtetni idős emberek értelmi vagy fizikai képességeire. Az emelkedett telomerázaktivitás viszont megnöveli a tumorok kialakulásának esélyét a patkányokban, ezzel csökkentve az élettartamot.

Egyes, a normálisnál gyorsabb öregedéssel járó betegségekben, mint a Werner-szindróma, Ataxia telangiectasia, Bloom-szindróma, Fanconi-anémia vagy a Nijmegen-szindróma egyebek mellett a kromoszómák rövid telomerjei is megfigyelhetőek, bár a tünetekért elsősorban a DNS-javítás mechanizmusában történt mutációkat tartják felelősnek.

Tumor
A kultúrában tenyésztett sejtek a Hayflick-korlát elérése után nem osztódnak tovább. Ha mesterségesen inaktiválják a p53 és pRb tumorszupresszor géneket, további osztódások is elérhetők, de a telomerek lekopása után a kromoszómák végei összeolvadnak és az osztódás során, miközben a mitotikus orsó kétfelé húzza őket, véletlen módon eltörnek; így a leánysejtek a túl kevés vagy túl sok gén miatt életképtelenné válnak. Ha azonban egy mutáció aktiválja a minden sejtben jelen lévő telomeráz-gént, a sejt halhatatlanná, a végtelenségig osztódóképessé válhat (emellett egyéb feltételek is vannak, inaktiválni kell a tumorszupresszor géneket, be kell kapcsolni a sejtciklust szabályozó fehérjéket stb) . Az ilyen irányítatlanul osztódó sejtek aztán tumorokat képezhetnek. A halhatatlan rákos sejtek egyik példája a HeLa sejtvonal, amelyet laboratóriumokban 1951 óta tartanak fenn, holott eredeti gazdája még abban az évben elhunyt.

Az emberi tumorok mintegy 90%-ában figyeltek meg aktív telomerázt, a maradék 10%-ban az ún. alternatív telomermeghosszabbítás folyamata zajlik, melynek pontos mechanizmusa nem ismert, de feltételezik hogy a kromoszómák végeinek rekombinációjával függ össze.

A telomeráz-aktivitás mérésére különböző teszteket dolgoztak ki, ezekkel korai stádiumban detektálni lehet a sejtek rákos elfajulását és az enzimszint meghatározásával a jó- és rosszindulatú tumorok között is különbséget lehet tenni. Az enzim szelektív gátlásával rákellenes gyógyszereket is próbálnak kifejleszteni.

Stressz
Az enzim egyik felfedezője, Elizabeth Blackburn kimutatta, hogy a beteg gyerekeket ápoló anyák stresszes állapotuk csúcspontján rövid telomerekkel rendelkeznek és hogy infarktus után a szív artériáiban aktiválódott a telomeráz. Szintén aktív enzimet mutattak ki nagy pszichológiai stressz lecsengése után és három hónapos pihenési időszakot követően.

Jegyzetek

Fordítás 

Enzimek
Onkológia
A telomeráz vagy telomer terminális transzferáz eukarióta sejtekben megtalálható enzim , amelynek funkciója az , hogy a kromoszómák végén található telomer végéhez TTAGGG oligonukleotidokat ad hozzá . Erre azért van szükség , mert sejtosztódáskor a DNS-másoló enzimek sajátosságai miatt a kromoszómák kissé mindig megrövidülnek ; a telomeráz visszaállítja eredeti hosszukat a sokszor osztódó őssejtekben . A telomeráz a hosszabbításhoz egy RNS-templátot használ , ami az enzim része . Maga az enzim a reverz transzkriptázokkal rokon . Mivel a folyamatos sejtosztódáshoz elengedhetetlen a telomeráz működése , a rákos elváltozásokban rendszerint megfigyelhető az enzim aktivitása . Felfedezése A telomer rövidülésének problémájára és egy esetleges kompenzációs mechanizmus létezésére először Alekszej Olovnyikov szovjet biológus mutatott rában . Az enzimetben találta meg az amerikai Carol W. Greider és Elizabeth Blackburn a Tetrahymena csillós egysejtűben . Ők ketten és Jack W. Szostakben orvostudományi Nobel-díjat kaptak a felfedezésért . A telomeráz szerepét a sejtek öregedésében és a tumorsejtekben a Geron Corporation kutatói határozták , meg , akik klónozták az enzim RNS-ét és katalitikus alegységét és kifejlesztettek egy PCR-alapú tesztet az enzim aktivitásának mérésére . Az enzim felépítésétben határozta meg Scott Cohen , a katalízist végző alegység részletes szerkezetét pedig Emmanuel Skordalakes közölteban . Szerkezete Az emberi telomeráz enzim két-két telomeráz reverz transzkriptáz ( TERT ) alegységből , telomeráz RNS-ből ( TR ) és diszkerinből ( DKC1 ) áll . Az alegységek génjei más-más kromoszómán találhatóak . Az emberi TERT alegységaminosavból áll , összekapcsolódik abázispárnyi hosszú RNS-sel , amelyet a telomer szintéziséhez mintául használ . Formája egyujjas kesztyűére emlékeztet , amellyel körbefogja a kromoszóma meghosszabbítandó végét . A TERT funkcióját tekintve reverz transzkriptáz , vagyis egyszálú RNS alapján DNS-t szintetizál . Mára már számos szervezet TERT-génjét megszekvenálták . A fehérje négy konzervatív domént tartalmaz : az RNS-kötő domént , az „ ujjakat” , „ tenyeret” és „ hüvelyket” , amelyekkel körbeveszi a DNS-t . Szerkezetileg a retrovírusok reverz transzkriptázával , a virális RNS-polimerázokkal és a bakteriofágok DNS-polimeráz B-jével van rokonságban . Működése Az RNS-templát segítségével a TERT hat nukleotidból ( gerincesekben-TTAGGG-3' , de egyéb szervezetekben eltérő ) álló ismétlődő DNS-szakaszokat illeszt a kromoszóma végeire . Az RNS templát régiójának szekvenciája:-CAAUCCCAAUC-5' . A telomeráz az RNS-templát első szakaszával a kromoszóma telomerjének végén található ismétlődő szekvencia végéhez kapcsolódik , meghosszabbítja egy új GGTTAG szekvenciával , majd odébbcsúszik a kromoszóma új végéhez és megismétli a folyamatot . Az egyszálú DNS-t aztán egy DNS-polimeráz egészíti ki kétszálúvá . Egy telomer összesen akárismétlődő szekvenciát is tartalmazhat . Klinikai jelentősége Öregedés Az átlagos testi sejtekszer osztódhatnak , mielőtt kromoszómáik telomerje elfogyna , ez az úgynevezett Hayflick-korlát , ami után a sejtosztódás megáll . Az aktív telomeráz viszont lehetővé teszi a korlát megkerülését , ami az őssejtek és a tumorsejtek számára egyaránt esszenciális . A telomeráz egyaránt működik az embrionális és felnőtt kori őssejtekben ( bőr- és bélbolyhok sejtjei , vérképző sejtek , ivarsejtek ) is , viszont a legtöbb testi sejtben inaktív . A telomerek hossza nem függ az adott organizmus maximális élettartamától , egy vizsgálat szerint éppen hogy fordítottan arányos azzal . A nem osztódó sejtekben , mint az idegsejtek vagy harántcsíkolt izomsejtek esetében a telomerek hossza nem változik . Egy vizsgálat szerint a telomerek hosszából nem lehet következtetni idős emberek értelmi vagy fizikai képességeire . Az emelkedett telomerázaktivitás viszont megnöveli a tumorok kialakulásának esélyét a patkányokban , ezzel csökkentve az élettartamot . Egyes , a normálisnál gyorsabb öregedéssel járó betegségekben , mint a Werner-szindróma , Ataxia telangiectasia, Bloom-szindróma , Fanconi-anémia vagy a Nijmegen-szindróma egyebek mellett a kromoszómák rövid telomerjei is megfigyelhetőek , bár a tünetekért elsősorban a DNS-javítás mechanizmusában történt mutációkat tartják felelősnek . Tumor A kultúrában tenyésztett sejtek a Hayflick-korlát elérése után nem osztódnak tovább . Ha mesterségesen inaktiválják a p53 és pRb tumorszupresszor géneket , további osztódások is elérhetők , de a telomerek lekopása után a kromoszómák végei összeolvadnak és az osztódás során , miközben a mitotikus orsó kétfelé húzza őket , véletlen módon eltörnek ; így a leánysejtek a túl kevés vagy túl sok gén miatt életképtelenné válnak . Ha azonban egy mutáció aktiválja a minden sejtben jelen lévő telomeráz-gént , a sejt halhatatlanná , a végtelenségig osztódóképessé válhat ( emellett egyéb feltételek is vannak , inaktiválni kell a tumorszupresszor géneket , be kell kapcsolni a sejtciklust szabályozó fehérjéket stb ) \ . Az ilyen irányítatlanul osztódó sejtek aztán tumorokat képezhetnek . A halhatatlan rákos sejtek egyik példája a HeLa sejtvonal , amelyet laboratóriumokbanóta tartanak fenn , holott eredeti gazdája még abban az évben elhunyt . Az emberi tumorok mintegy-ában figyeltek meg aktív telomerázt , a maradék-ban az ún. alternatív telomermeghosszabbítás folyamata zajlik , melynek pontos mechanizmusa nem ismert , de feltételezik hogy a kromoszómák végeinek rekombinációjával függ össze . A telomeráz-aktivitás mérésére különböző teszteket dolgoztak ki , ezekkel korai stádiumban detektálni lehet a sejtek rákos elfajulását és az enzimszint meghatározásával a jó- és rosszindulatú tumorok között is különbséget lehet tenni . Az enzim szelektív gátlásával rákellenes gyógyszereket is próbálnak kifejleszteni . Stressz Az enzim egyik felfedezője , Elizabeth Blackburn kimutatta , hogy a beteg gyerekeket ápoló anyák stresszes állapotuk csúcspontján rövid telomerekkel rendelkeznek és hogy infarktus után a szív artériáiban aktiválódott a telomeráz . Szintén aktív enzimet mutattak ki nagy pszichológiai stressz lecsengése után és három hónapos pihenési időszakot követően . Jegyzetek Fordítás Enzimek Onkológia