تلومر چیست؟

تلومر چیست؟

تلومرها ساختارهای متمایزی هستند که در انتهای کروموزوم‌های ما یافت می‌شوند. آن‌ها از همان توالی DNA کوتاه تشکیل شده‌اند که بارها و بارها تکرار می‌شوند.

تلومرها بخش‌هایی از DNA هستند که در انتهای هر یک از کروموزوم‌های ما یافت می‌شوند.آنها از همان دنباله‌ای از پایه‌ها تشکیل شده‌اند که بارها و بارها تکرار می‌شوند.در انسان توالی تلومر TTAGGG است.این دنباله معمولاً حدود 3000 بار تکرار می‌شود و طول آن به 15000 جفت باز می‌رسد.

تلومرها چه کار می‌کنند؟

تلومرها سه هدف عمده دارند:

1. 1. آن‌ها به سازماندهی هر یک از 46 کروموزوم ما در هسته (مرکز کنترل) سلول‌های‌ ما کمک می‌کنند.
2. 2. آن‌ها با تشکیل یک کلاه از انتهای کروموزوم های ما محافظت می کنند، دقیقاً مانند نوک پلاستیکی روی بند کفش. اگر تلومرها وجود نداشتند، کروموزوم‌های ما ممکن است به کروموزوم‌های دیگر بچسبند.
3. 3. آن‌ها به کروموزوم اجازه می‌دهند که در طول تقسیم سلولی به درستی تکثیر شود:

• هر بار یک سلول همانند‌سازی DNA را انجام می‌دهد، کروموزوم‌ها در حدود 25-200 باز (A، C، G یا T) در هر تکرار کوتاه می‌شوند.
• با این حال، از آنجایی که انتهای آن توسط تلومرها محافظت می‌شود، تنها بخشی از کروموزوم که از بین می‌رود، تلومر است و DNA بدون آسیب باقی می‌ماند.
• بدون تلومرها، DNA مهم هر بار که یک سلول تقسیم می‌شود (معمولاً حدود 50 تا 70 برابر) از بین می‌رود.
• این در نهایت منجر به از بین رفتن کل ژن‌ها می‌شود.

با افزایش سن چه اتفاقی برای تلومرها می‌افتد؟

• هر بار که یک سلول تقسیم می شود، 25-200 پایه از انتهای تلومرهای هر کروموزوم از بین می‌رود.
• دو عامل اصلی در کوتاه شدن تلومر در طول تقسیم سلولی نقش دارند:
• “مشکل تکثیر نقطه پایان” در حین همانندسازی DNA: از دست دادن حدود 20 جفت باز در هر تقسیم سلولی را شامل می‌شود.
• استرس اکسیداتیو: از دست دادن بین 50-100 جفت باز در هر تقسیم سلولی را شامل می‌شود. تصور می‌شود که میزان استرس اکسیداتیو در بدن تحت تأثیر عوامل سبک زندگی مانند رژیم غذایی، سیگار کشیدن و استرس است.
• وقتی تلومر خیلی کوتاه می‌شود، کروموزوم به «طول بحرانی» می‌رسد و دیگر نمی‌توان آن را تکثیر کرد.
• این «طول بحرانی» با فرآیندی به نام آپوپتوز، که به عنوان مرگ برنامه ریزی شده سلولی نیز شناخته می‌شود، سلول را به سمت مرگ سوق می‌دهد.

طول تلومر چگونه حفظ می‌شود؟

• تلومراز آنزیمی است که توالی تلومر TTAGGG را به انتهای کروموزوم‌ها اضافه می‌کند.
• تلومراز فقط در غلظت‌های بسیار کم در سلول‌های سوماتیک ما یافت می‌شود. از آنجایی که این سلول‌ها به طور منظم از تلومراز استفاده نمی‌کنند، پیر شده که منجر به کاهش عملکرد طبیعی می‌شود.
• نتیجه پیری سلول‌ها، پیری بدن است.
• تلومراز در سطوح بالایی در سلول‌های زایا (تخم و اسپرم) و سلول‌های بنیادی یافت می‌شود. در این سلول‌ها طول تلومر پس از تکثیر DNA حفظ می‌شود و سلول‌ها علائم پیری را نشان نمی‌دهند.
• تلومراز همچنین در سطوح بالایی در سلول‌های سرطانی یافت می‌شود. این امر سلول‌های سرطانی را قادر می‌سازد که میرا باشند و به تکثیر خود ادامه دهند. اگر فعالیت تلومراز در سلول‌های سرطانی خاموش شود، تلومرهای آن‌ها تا رسیدن به «طول بحرانی» کوتاه می‌شوند. این اتفاق از تقسیم غیرقابل کنترل سلول‌های سرطانی برای تشکیل تومور جلوگیری می‌کند.
• عمل تلومراز به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا به تکثیر ادامه دهند و از پیری جلوگیری کنند.

استفاده از تلومرها در پزشکی

• تحقیقات بر روی تلومرها و نقش تلومراز می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را برای مبارزه با پیری و مبارزه با سرطان کشف کند.
• ارتباط پزشکی تلومرها نامشخص است.
• مشاهده شده است که سلول‌های انسانی کشت‌ شده در آزمایشگاه، وقتی تلومراز غیرفعال می‌شود، تقسیم نمی‌شوند، زیرا طول تلومرها پس از تقسیم سلولی حفظ نمی‌شود.
• سپس سلول‌ها وارد حالت عدم فعالیت می‌شوند که پیری نامیده می‌شود. با این حال، هنگامی که تلومراز دوباره فعال شود، سلول‌ها می‌توانند به تقسیم خود ادامه دهند.
• اگر بتوان از تلومراز برای کمک به زنده ماندن سلول‌های انسانی برای همیشه استفاده کرد، ممکن است تولید انبوه سلول‌ها برای پیوند نیز امکان پذیر باشد. این سلول‌ها می‌توانند به درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها، از سوختگی‌های شدید گرفته تا دیابت، کمک کنند.

تلومرها و پیری

• مشخص شد که موش‌های فاقد آنزیم تلومراز علائم پیری زودرس را نشان می‌دهند.
• با این حال، مشخص نیست که کوتاه شدن تلومر عامل پیری در انسان است یا اینکه مانند موهای خاکستری فقط نشانه پیری است.
• علائم متعددی وجود دارد که طول تلومر پیش بینی خوبی برای طول عمر است.
• نوزادان تازه متولد شده تمایل دارند تلومرهایی با طول بین 8000 تا 13000 جفت پایه داشته باشند. مشاهده شده است که این تعداد هر سال حدود 20-40 جفت پایه کاهش می‌یابد. بنابراین، زمانی که فردی به 40 سالگی می‌رسد، می‌تواند تا 1600 جفت باز از تلومرهای خود را از دست بدهد.
• با این حال، با نگاهی به تصویر بزرگ‌تر، کوتاه شدن کلی تلومرهای ما حتی در افراد بسیار مسن قابل توجه نیست.
• سلول‌هایی که به سرعت تقسیم می‌شوند، مانند سلول‌های زایا و سلول‌های بنیادی، از معدود سلول‌های بدن ما هستند که حاوی تلومراز فعال هستند.
• این به این معنی است که در این سلول‌ها طول تلومر حفظ یا حتی در طول زمان افزایش می‌یابد.
• با این حال، تعدادی از عوامل دیگر وجود دارد که بر طول تلومرهای ما تأثیر می‌گذارند که همه موارد باید در نظر گرفته شوند، مانند سیگار کشیدن و چاقی.

تلومرها و سرطان

• تلومرها و تلومراز تعدادی از اهداف بالقوه را برای طراحی درمان های جدید سرطان ارائه می‌‌دهند.
• سلول‌های سرطانی حاوی تلومراز فعال هستند تا آنها را قادر می‌سازد تا “جاودانه” شوند و به تقسیم کنترل نشده ادامه دهند.
• سرطان یک بیماری است که با تقسیم سریع و کنترل نشده سلول‌ها مشخص می‌شود.
• بدون فعالیت تلومراز، این سلول‌ها غیر فعال شده، تقسیم نمی‌شوند و در نهایت می‌میرند.
• داروهایی که فعالیت تلومراز را مهار می‌کنند، یا سلول‌های تولید کننده تلومراز را از بین می‌برند، ممکن است به طور بالقوه سلول‌های سرطانی را متوقف کرده و از بین ببرند.
• با این حال، مسدود کردن فعالیت تلومراز می‌تواند سلول‌هایی را که فعالیت تلومراز در آن‌ها مهم است، مانند اسپرم، تخمک، پلاکت‌ها و سلول‌های ایمنی، تحت تاثیر قرار دهد.
• اختلال در تلومراز در این انواع سلول می‌تواند بر باروری، بهبود زخم و توانایی مبارزه با عفونت‌ها تأثیر بگذارد.
• با این حال، فعالیت تلومراز در سلول‌های سوماتیک بسیار کم است. بنابراین این سلول‌ها تا حد زیادی تحت تأثیر درمان ضد تلومراز قرار نمی‌گیرند.
• دانشمندان امیدوارند که این امر در مقایسه با درمان‌های کنونی سرطان، عوارض جانبی کمتری برای بیمار به همراه داشته باشد.
• زیست شناسی تلومر در سرطان انسان بسیار مهم است و دانشمندان سخت تلاش می‌کنند تا بهترین راه را برای استفاده از دانش خود برای پیشبرد درمان سرطان انتخاب کنند.

خلاصه:

تلومر (Telomere) پایانه فیزیکی کروموزم‌های خطی می‌باشد که از یک توالی غیر کد کننده تشکیل یافته‌ است. در پستانداران تلومر مرکب از تعداد متغیری توالی‌های تکراری، با رمز TTAGGG می‌باشد. توالی تکرار شونده تلومری در سایر جانداران نیز دارای فرمول کلی مشابهی است که این شباهت نشاندهنده نقش حیاتی و در نتیجه محفوظ باقی‌ ماندن ساختار تلومر می‌باشد.

مترجم: نگارسادات موسوی

مطالعه صدها مطلب علمی در حوزه بیولوژی

آرشیو جدیدترین خبرهای روز دنیای بیولوژی