Проблема репликации линейных концов ДНК. Теломераза.

После окончания репликации у эукариот с (5`)-концов происходит гидролиз РНК-овых транскриптов, в результате чего дочерние цепи оказываются короче материнских 3`-концов цепей. В 1998г. В журнале «Наука» («Science») Джери Шей опубликовал статью об открытии фермента – теломеразы, способном производить удлинение недостающего фрагмента, т.е. синтезировать теломеры – концы хромосом, состоящие из повторяющихся блоков ТТАГГГ. Оказалось, что этот фермент работает постоянно в ракових клетках и обеспечивает их потенциальное бессмертие. Также он был обнаружен в половых и стволовых клетках, обеспечивающих обновление клеток крови. В соматических клетках с каждой репликацией теломеры уменьшаются приблизительно на 50 нуклеотидов, т.к. не работает теломераза и из-за этого примерно через 50 делений клетка гибнет.

Теломераза представляет собой нуклеопротеид и состоит из белковой глобулы и фрагмента РНК (у человека длиной 450 нуклеотидов). Теломераза присоединяется к концу ДНК и достраивает длинный 3`-конец, используя РНК, как матрицу, а затем на удлиненном конце осуществляется дополнительная репарирующая репликация с застраиванием уже 5`-конца.

Проблема изучения теломеразы очень важна для продления жизни людей и для решения проблемы рака. Продолжительность жизни животных, в клетки которых был введен ген теломеразы, увеличивалась на 40 %. Однако, без знания регуляторных факторов теломеразы ее использование может привести к злокачественному перерождению клеток. И наоборот, обнаружение ингибиторов теломеразы может дать в руки онкологов действенное оружие для борьбы с раком.

Рис.1-3. Репликация у прокариот на примере E. coli и участие в ней ферментов. Образование полуконсервативных "дочерних" молекул ДНК в результате репликации. Синтез "дочерних" цепей идёт в направлении от 5' к 3' комплементарно и антипараллельно цепям "материнской" молекулы

Рис.4. Репликация ДНК эукариотической хромосомы. Показан один из многих репликонов. Репликативные вилки движутся в противоположных направлениях от точки начала репликации.