Telomerasi

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Telomerasi
Struttura chimica
Gene
HUGO TERT
Entrez 7015
Locus Chr. 5 p15.33
Proteina
OMIM 187270
UniProt O14746
PDB 2B2A
Enzima
EC number 2.7.7.49

La telomerasi è una ribonucleoproteina, un enzima che aggiunge sequenze ripetitive di DNA non codificante, TTAGGG" per tutti i vertebrati ed altri organismi, al terminale 3' dei filamenti di DNA nelle regioni dei telomeri, che si trovano alle estremità dei cromosomi eucariotici, riallungando così i telomeri accorciati in modo da mantenere integri i cromosomi.

Si tratta di una vera e propria trascrittasi inversa (o DNA polimerasi RNA-dipendente, numero EC 2.7.7.49[1]), dal momento che utilizza frammenti di RNA, propri, come stampo per l'elongazione dei telomeri. L'esistenza di un meccanismo compensativo del processo d'accorciamento dei telomeri è stato previsto dal biologo sovietico Alekseï Matveïevitch Olovnikov[2][3][4][5] nel 1973 che ha anche suggerito l'ipotesi di invecchiamento dei telomeri e le connessioni tra telomeri e tumori. Grazie alla scoperta del processo della telomerasi, nel ciliato Tetrahymena[6], un tipico organismo modello, Elizabeth Blackburn, Carol W. Greider e Jack W. Szostak hanno vinto il Premio Nobel per la Medicina 2009.

Funzione e azione dell'enzima telomerasi[modifica | modifica sorgente]

Struttura tridimensionale di un G-quadruplex intramolecolare telomerico umano. Lo scheletro è rappresentato come un nastro, le linee tratteggiate blu rappresentano i legami idrogeno. La formazione dei quadruplex sui cromosomi è in grado di ridurre l'attività dell'enzima telomerasi

I telomeri sono le parti finali dei cromosomi eucariotici, sono formati da sequenze oligomeriche ripetute. La necessità di queste strutture terminali è palese se si considera che tutte le DNA polimerasi conosciute duplicano le catene di DNA dall'estremità 3' e che tutte richiedono un primer a RNA o (solo per certe DNA-polimerasi eucariotiche) a DNA. Quando la forcella di replicazione si avvicina all'estremità del cromosoma lineare, la sintesi del filamento guida continua regolarmente sino alla fine della catena stampo del DNA; la doppia elica figlia è rilasciata dopo essere stata duplicata interamente.

La catena stampo per il filamento lento, invece, è copiata in modo discontinuo. Quando l'ultimo innesco a RNA è rimosso, non c'è nessun innesco a monte cui una DNA polimerasi possa legarsi per riempire il vuoto derivante dalla rimozione di tale primer. A causa di ciò, il filamento di DNA che si è formato come filamento tardivo sarebbe accorciato ad ogni divisione cellulare. La telomerasi evita questo progressivo accorciamento del filamento tardivo agendo come una trascrittasi inversa. Al suo interno contiene infatti un RNA stampo (3'-AAUCCCAAU-5') che serve per prolungare la catena stampo di DNA (parentale).

Un ulteriore estensione dell'estremità 3' della catena stampo di DNA fornisce il modello necessario per la DNA polimerasi α per completare la sintesi del filamento in ritardo (lagging) a partire da ulteriori primers. Questo meccanismo lascia comunque a livello del telomero un filamento sporgente all'estremità 3'. Nei cromosomi dei mammiferi, la fine a singolo filamento serve per formare un loop, producendo una struttura a tripla elica simile al D-loop mitocondriale, che è stabilizzata da legami con proteine telomero-specifiche. Queste proteine nell'uomo sono denominate complesso Shelterin.

Telomerasi e senescenza cellulare[modifica | modifica sorgente]

Ogni volta che una cellula si duplica perde una sequenza di telomeri. Quando ha perso tutte le sequenze muore. La telomerasi può scongiurare questo destino sintetizzando (duplicando) nuove sequenze telomeriche.

La telomerasi è espressa nelle cellule della linea germinale, generalmente non è attiva nelle cellule somatiche (oltrepassato il Limite di Hayflick) ma è stato osservato che in diversi tumori può essere attivata. La riattivazione dell'enzima telomerasi nelle cellule somatiche potrebbe portare secondo gli studiosi ad un rallentamento o addirittura a una reversione del processo di invecchiamento (come già osservato in uno studio del 2009 sui topi[7]).

Il DNA umano contiene già il gene che potrebbe produrre telomerasi, ma è inattivo. Sembra che sia stato scoperto almeno un attivatore specifico (il TA-65), estratto da una pianta (l'astragalus)[8]. Finora non si sarebbe osservata alcuna forma di cancro a seguito della somministrazione di TA-65.

Se l'attivazione del gene produttore della telomerasi portasse all'arresto delle malattie degenerative, senza effetti collaterali negativi, il risparmio mondiale sui costi delle malattie degenerative e su molti altri costi sarebbe forse incalcolabile.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ (EN) 2.7.7.49 in ExplorEnz — The Enzyme Database, IUBMB.
  2. ^ [1] Olovnikov AM. A theory of marginotomy: the incomplete copying of template margin in enzymatic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon. J Theor Biol 1973 ; 41 :181-90. PMID 4754905
  3. ^ Alexander Borisov, Открытие потеряло русский след, Nezavisimaya Gazeta, 5 ottobre 2009.
  4. ^ Скулачев: Нобелевский комитет "забыл" дать премию российскому биологу, RIA Novosti, 5 ottobre 2009.
  5. ^ Nigel Calder, Magic universe: the Oxford guide to modern science, Oxford University Press, 2003, p. 424, ISBN 978-0-19-850792-5.
  6. ^ Greider CW, Blackburn EH, Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts in Cell, vol. 43, 2 Pt 1, dicembre 1985, pp. 405–13, DOI:10.1016/0092-8674(85)90170-9, PMID 3907856.
  7. ^ L’invecchiamento? È un processo reversibile - Panorama.it , Hitech & Scienza
  8. ^ Research Reveals that Certain Forms of Astragalus Contain Molecules that Reverse Aging

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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