Telomerler

Telomerler, her bir kromozomun ucunda bulunan DNA bölümleridir. Tekrarlanan baz dizisinden oluşurlar. Dizi genellikle, yaklaşık 3.000 kez tekrarlanır ve dizinin uzunluğu 15.000 baz çiftine kadar ulaşabilir.

Telomerler ne yapar?

Telomerler üç ana amaca hizmet eder:

1. Hücrelerimizin çekirdeğindeki 46 kromozomun her birini düzenlemeye yardımcı olur.

2. Ayakkabı bağcıklarındaki plastik uçlar gibi başlık oluşturarak kromozomların uçlarını korur. Telomerler olmasaydı kromozomlar diğer kromozomlara yapışabilirdi.

3. Hücre bölünmesi sırasında kromozomun düzgün bir şekilde kopyalanmasını sağlar. Bir hücre DNA replikasyonunu her gerçekleştirdiğinde kromozomlar replikasyon başına yaklaşık 25-200 baz (A, C, G veya T) kısaltılır. Uçlar, telomerler tarafından korunduğu için kromozomun kaybolan tek kısmı telomerlerdir, DNA zarar görmeden kalır. Telomerler olmasaydı bir hücre her bölündüğünde (genellikle 50 ile 70 kez) önemli miktarda DNA kaybedilirdi. Sonuç olarak tüm genlerin kaybına yol açacaktır.

Yaşlandıkça telomerlere ne olur?

Her hücre bölünmesinde, kromozomlardaki her telomerin ucundan 25-200 baz kaybedilir. Telomer çok kısaldığında kromozom kritik bir uzunluğa ulaşır ve artık kopyalanamaz. Bu kritik uzunluk, hücrenin programlanmış hücre ölümü olarak da bilinen “apoptoz” sürecini tetikler.

Telomer uzunluğu nasıl korunur?

Telomeraz, telomer dizisini (TTAGGG nükleotid sıralamasına sahip) kromozomların uçlarına ekleyen bir enzimdir. Telomeraz somatik hücrelerde çok düşük konsantrasyonlarda bulunur. Somatik hücreler düzenli olarak telomeraz kullanmadıkları için yaşlanırlar ve bu da normal işlevlerinde azalmaya yol açar. Yaşlanan hücrelerin sonucu yaşlanan bir vücuttur. Telomeraz, germ hattı (genetik materyali gelecek nesillere aktaran hücre popülasyonu) derişimi yüksek hücrelerinde (yumurta ve sperm) ve kök hücrelerde yüksek seviyelerde bulunur. Telomeraz seviyesi yüksek hücrelerde telomer uzunluğu DNA replikasyonundan sonra korunur, hücreler yaşlanma belirtileri göstermez.

Telomerazın kanser hücrelerinde yüksek seviyelerde bulunması kanser hücrelerinin ölümsüz olmasına ve hücrelerin kendilerini kopyalamaya devam etmesine yol açar. Kanser hücrelerinde telomeraz aktivitesi engellenirse telomerler kritik uzunluğa ulaşana kadar kısalırdı. Böylece kanser hücrelerinin kontrolsüz bir şekilde bölünerek tümör oluşturması önlenecektir. Telomerazın etkisi, hücrelerin çoğalmaya devam etmesini ve yaşlanmanın önlenmesini sağlar.

Telomerlerin Tıpta Kullanımı

Telomerler ve telomerazın rolü üzerine yapılan araştırmalar, yaşlanmayla ve kanserle savaşmak için değerli bilgiler ortaya çıkarabilir. Laboratuvarda kültürlenen insan hücrelerinin telomerazları inaktive edildiğinde telomerlerin uzunluğu korunmadığı için bölünmenin durduğu gözlemlenmiştir. Hücreler daha sonra yaşlanma adı verilen bir hareketsizlik durumuna girer ancak telomeraz yeniden etkinleştirildiğinde hücreler bölünmeye devam edebilir. İnsan hücrelerinin sonsuza kadar yaşamasına yardımcı olmak için telomeraz kullanılabiliyorsa nakil için hücrelerin toplu olarak üretilmesi de mümkün olabilir. Ciddi yanıklardan diyabete kadar bir dizi rahatsızlığın tedavisinde kullanılabilir.

Telomerler ve Yaşlanma

Telomer kısalmasının insanlarda yaşlanmadan mı sorumlu olduğu yoksa sadece bir yaşlanma belirtisi mi olduğu kesin olarak bilinmemektedir. Telomer uzunluğu, yaşam süresinin iyi bir göstergesidir. Yeni doğan bebekler, uzunlukları yaklaşık 8.000 ile 13.000 baz çifti arasında değişen telomerlere sahip olma eğilimindedir. Bu sayının her yıl 20-40 baz çifti civarında azalma eğiliminde olduğu gözlemlenmiştir. Buna göre bir insan 40 yaşına geldiğinde telomerlerinden yaklaşık 1.600 baz çifti kaybetmektedir. Büyük resme bakıldığında telomerlerimizin genel olarak kısalması, çok yaşlı insanlarda bile önemli değildir. Eşey hücreleri ve kök hücreler gibi hızla bölünen hücreler, vücudumuzda aktif telomeraz içeren birkaç hücre türü arasındadır. Bu, telomer uzunluğunun korunduğu ve hatta zamanla uzatıldığı anlamına gelir. Sigara ve obezite gibi telomerlerimizin uzunluğunu etkileyen ve dikkate alınması gereken bir dizi faktör vardır.

Telomerler ve Kanser

Kanser, hücrelerin hızlı ve kontrolsüz bölünmesi ile karakterize bir hastalıktır. Telomerler ve telomeraz, yeni kanser tedavilerinin tasarımı için birçok potansiyel hedef sunar. Kanser hücreleri, kontrolsüz bir şekilde bölünmeye devam etmek ve ölümsüzlüklerini sürdürmek için aktif telomeraza ihtiyaç duyar. Telomeraz aktivitesi olmadan bu hücreler inaktif hale gelir, bölünmeyi durdurur ve sonunda ölür. Telomeraz aktivitesini inhibe eden veya telomeraz üreten hücreleri öldüren ilaçlar, kanser hücrelerini potansiyel olarak durdurabilir ve öldürebilir. Telomeraz aktivitesini bloke etmek; sperm, yumurta, trombosit ve bağışıklık hücreleri gibi telomeraz aktivitesinin önemli olduğu hücreleri etkileyebilir. Bu hücre tiplerinde telomerazın bozulması doğurganlıkta, yara iyileşmesinde ve enfeksiyonlarla savaşmada sorunlara neden olabilir ancak somatik hücrelerde telomeraz aktivitesi çok düşük olduğundan bu hücreler anti-telomeraz terapisinden büyük ölçüde etkilenmeyecektir. Bilim insanları bunun mevcut kanser tedavilerine kıyasla hasta için daha az yan etkiye neden olacağını umuyor. Telomer biyolojisi insan kanserinde inanılmaz derecede önemlidir ve bilim insanları kanser tedavisini geliştirmek için bu konuda araştırmalara devam etmektedir.

Hazırlayan: İpek Bilgin

Kaynak:

Joseph A. Baur, Y. Z. (2001). Telomere Position Effect in Human Cells. American Assocşation for the Advancement of Science.

Blasco, M. Telomere length, stem cells and aging. Nat Chem Biol 3, 640–649 (2007).

Judy MY Wong, Kathleen Collins, Telomere maintenance and disease, The Lancet, Volume 362, Issue 9388, 2003, Pages 983-988

Accelerated telomere shortening in response to life stress Elissa S. Epel, Elizabeth H. Blackburn, Jue Lin, Firdaus S. Dhabhar, Nancy E. Adler, Jason D. Morrow, Richard M. Cawthon Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2004, 101 (49) 17312-17315

Daniela Rhodes, Rafael Giraldo, Telomere structure and function, Current Opinion in Structural Biology, Volume 5, Issue 3, 1995, Pages 311-322