Постулировали существование специальных структур на концах хромосом.

              Ученые обнаружили, что фрагментация хромосом (под действием рентгеновского облучения) ведет к хромосомным перестройкам и деградации хромосом.

              В сохранности остаются лишь области хромосом, прилегающие к их естественным концам. Лишенные концевых теломер, хромосомы начинают сливаться с большой частотой, что приводит к тяжелым генетическим аномалиям независимо друг от друга.

 

    Естественные концы линейных хромосом защищены специальными структурами – теломерами (от греч. телос - конец, мерос - часть).

    Первыми объектами исследования были одноклеточные простейшие – ресничная инфузория – тетрахимена

    У тетрахинем в  теломерной ДНК одна цепь сильно обогащена остатками гуаниловой кислоты (G - богатая цепь) – TTGGGG

    ДНК человека построена из тех же блоков – TT A GGG. Разница в одну букву

              В теломерной ДНК не закодировано никаких белков. У всех организмов теломеры выполняют универсальную функцию.

Реплицирующая молекула ДНК

 

 

Репликация теломерных отделов ДНК.

1. Суть проблемы концевой недорепликации. А.М. Оловников 1971

 

 

Как решается в клетке проблема концевой недорепликации? Используется несколько способов.

1. Расположение буферных теломерных последовательностей на концах хромосом:

(5’) ЦТААЦЦ-……- ЦТААЦЦ-……-ГГТТАГ-……ГГТТАГ (3’)

(3’) ГАТТГГ-……-ГАТТГГ-……-ЦЦААТЦ-ЦЦААТЦ (5’)

Гексануклиотид (5’)ГГТТАГ (3’)

       Все теломерные участки включают тысячи указанных теломерных последовательностей у человека 10-15 тыс. п.н., у мышей до 100 тыс п.н.

1. Удлинение теломер с помощью теломеразы.

 

Теломераза удлиняет не новую, а старую более длинную. К концу старой цепи теломераза последовательно пристраивает несколько десятков или сотен повторов ГГТТАГ, старая цепь теперь может выступать матрицей.

       В районе 3’ старой цепи праймаза синтезирует РНК – затравку, а затем ДНК – полимераза последовательно присоединяет к затравке дезоксинуклеотиды – комплементарные старой цепи.

       Сшивание с цепью происходит с помощью лигазы. Эндонуклеаза удаляет РНК – затравку на новой цепи.

 

1. Механизм ALT

Альтернативные механизмы удлинения теломер

(ALT – Alfernafive Lengfhening of Telomeres)

Наблюдается у дрозофил, у некоторых опухолевых клеток.

 

 

1. Удлинение теломерной ДНК путем рекомбинации

 

Две молекулы ДНК взаимодействуют своими теломерными концами образуя гибридные теломеры.

Цепь одной ДНК должна быть длиннее, чем цепь другой. Более длинная цепь служит матрицей по которой ДНК – полимеразная система достраивает более короткую цепь.

 

Функции теломер

I. Условно механические

а) Участвуют в фиксации хромосом к ядерному матриксу.

б) Теломеры сцепляют друг с другом концы сестринских хроматид (образующихся в хромосоме после s-фазы)

II. Стабилизационные

а) Если в клетке нет теломеразы, то наличие теломер предохраняет от недорепликации генетически значимые отделы ДНК.

б) Если в клетке есть теломеразная активность, то появляется еще одна возможность – стабилизация концов разорванных хромосом.