¿Cómo protegen los telómeros y la telomerasa a los cromosomas?
Los telómeros mantienen los extremos del ADN en un estado altamente condensado, evitando la degradación de la ADNasa y la fusión cromosómica, manteniendo así la estabilidad de la información genética. A medida que avanza la replicación del ADN, los telómeros se acortarán y la telomerasa reclutará proteínas o enzimas relacionadas para extender los telómeros a la longitud adecuada.
El ADN telomérico está compuesto de secuencias de ADN simples altamente repetitivas, y las hebras a lo largo de la dirección 5' a 3' en los extremos de los cromosomas son ricas en GT. En levaduras y humanos, las secuencias teloméricas son c1-3a/tg1-3 y TT aggg/cctaa, respectivamente, y muchas proteínas se unen al ADN telomérico. Las funciones principales del ADN de los telómeros son: primero, proteger los cromosomas de la degradación por las nucleasas; segundo, evitar que los cromosomas se fusionen entre sí; tercero, proporcionar sustratos para la telomerasa, solucionar la contracción final de la replicación del ADN y garantizar la replicación completa; de cromosomas. Los telómeros, centrómeros y orígenes de replicación son los tres elementos principales que mantienen la integridad y estabilidad de los cromosomas. Al mismo tiempo, los telómeros son sitios especiales para la regulación genética y, a menudo, pueden inhibir la actividad transcripcional de genes ubicados cerca de los telómeros (llamado efecto de posición de los telómeros, TPE). En la mayoría de los eucariotas, la elongación de los telómeros es catalizada por la telomerasa. Además, la maquinaria de recombinación también media en el alargamiento de los telómeros.
Los telómeros están relacionados con el envejecimiento humano: primero, cuanto más vieja es la célula, más corta es la longitud del telómero; cuanto más joven es la célula, más largo es el telómero, lo que está relacionado con el envejecimiento celular. Algunos telómeros de células senescentes han perdido gran parte de sus repeticiones teloméricas. El envejecimiento ocurre cuando se destruye la función de los telómeros celulares. Cuando los telómeros se acortan a una longitud crítica, el envejecimiento se acelera y se acerca la muerte. En segundo lugar, las células normales tienen telómeros más cortos. La división celular acorta los telómeros, acortándolos un poco cada vez que se dividen, como si se pasara una barra de hierro. Si sólo queda un muñón, las células están cerca de la senescencia. Cuando una célula se divide una vez, su ADN telomérico pierde aproximadamente de 30 a 200 pb (pares de bases). En tercer lugar, se descubrió que existe una enzima en las células que sintetiza los telómeros. La replicación de los telómeros no puede ser catalizada por la ADN polimerasa clásica, sino por una transcriptasa inversa especial, la telomerasa. La telomerasa no se detecta en las células humanas normales. No se detectó actividad de telomerasa en algunas células de enfermedades benignas ni en fibroblastos cultivados in vitro. Sin embargo, esta enzima es positiva en células germinales, testículos, ovarios, placenta y células fetales. Sorprendentemente, las células tumorales malignas tienen una telomerasa muy activa. Los tumores positivos a la telomerasa incluyen cáncer, linfoma, leucemia aguda, cáncer de mama, cáncer de colon, cáncer de pulmón, etc. La actividad de la telomerasa está ampliamente presente en los tumores humanos y, como objetivo para el tratamiento de tumores, es uno de los focos de preocupación actuales.