Концы хромосом · повторы TTAGGG / CCCTAA

Теломеры

Защитные колпачки на каждой хромосоме

В кадре

Вблизи кончик хромосомы раскручивается до двойной спирали ДНК: сначала нуклеосомы, затем повторы TTAGGG / CCCTAA (каждая ступенька — одна пара нуклеотидов), которые загибаются обратно в Т-петлю, а шелтерин не даёт ей раскрыться. Кончик показан примерно в 18 раз крупнее хромосомы позади него и сильно укорочен: около 90 повторов изображают реальные 800–2500, а настоящая Т-петля охватывает тысячи пар нуклеотидов.

Каждая хромосома заканчивается участком длиной около 5–15 т. п. н., где одно шестибуквенное слово ДНК повторено 800–2500 раз: TTAGGG на одной цепи в паре с CCCTAA на другой. На последних 50–300 нуклеотидах цепь TTAGGG продолжается в одиночку, и этот выступающий конец заправляется обратно в двойную спираль, вытесняя одну из её цепей (D-петля), и тем самым замыкает Т-петлю. Всё это покрывают шесть белков шелтерина (TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 и POT1), поэтому клетка никогда не принимает естественный конец за разрыв ДНК; петлю складывает именно TRF2.

Аппарат копирования ДНК не может дотянуться до самого кончика, поэтому с каждым делением теломеры немного укорачиваются. Когда они становятся слишком короткими, клетка перестаёт делиться. Стволовые клетки и большинство раковых опухолей восстанавливают их с помощью фермента теломеразы.

Повтор

TTAGGG · CCCTAA

Длина

≈ 5–15 т. п. н.

В клетке

92 (184 после удвоения)

Потеря за деление

≈ 50–200 п. н.

Знаете ли вы?

Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак разделили Нобелевскую премию по физиологии или медицине 2009 года за открытие того, как теломеры и теломераза защищают хромосомы.

Источники

1. Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution · Luger et al. 1997 · Nature
2. Telomerase Regulation from Beginning to the End · MacNeil et al. 2016 · Genes (Basel)
3. Mammalian Telomeres End in a Large Duplex Loop · Griffith et al. 1999 · Cell
4. Shelterin: the protein complex that shapes and safeguards human telomeres · de Lange 2005 · Genes Dev.
5. Super-resolution fluorescence imaging of telomeres reveals TRF2-dependent T-loop formation · Doksani et al. 2013 · Cell
6. A highly conserved repetitive DNA sequence, (TTAGGG)n, present at the telomeres of human chromosomes · Moyzis et al. 1988 · Proc Natl Acad Sci U S A
7. Telomeres in Plants and Humans: Not So Different, Not So Similar · Procházková Schrumpfová et al. 2019 · Cells
8. In vivo stoichiometry of shelterin components · Takai et al. 2010 · J Biol Chem
9. Dynamics of telomeres and promyelocytic leukemia nuclear bodies in a telomerase-negative human cell line · Jegou et al. 2009 · Mol Biol Cell
10. Telomeres shorten during ageing of human fibroblasts · Harley et al. 1990 · Nature
11. Extension of Life-Span by Introduction of Telomerase into Normal Human Cells · Bodnar et al. 1998 · Science
12. Role of Telomeres and Telomerase in Aging and Cancer · Shay 2016 · Cancer Discov
13. Telomeres, stem cells, senescence, and cancer · Sharpless & DePinho 2004 · J Clin Invest
14. How many chromosomes do people have? · MedlinePlus Genetics (NIH)
15. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 · NobelPrize.org