Anatomie-Lexicon

Telomeren

definitie

Telomeren maken deel uit van elk DNA. Ze bevinden zich aan de uiteinden van chromosomen en coderen in geen geval voor genen. In tegenstelling tot de rest van het chromosoom hebben telomeren geen dubbelstrengs DNA. Ze zijn verkrijgbaar als enkele streng.

In tegenstelling tot de rest van het DNA hebben ze ook geen hoge variabiliteit in de volgorde van de basen, maar bestaan ze uit herhalende basensequenties. Dit is belangrijk voor de vervulling van hun functie.

Door de zich herhalende sequenties krullen de telomeren van het chromosoom zo op dat ze niet toelaten dat een enzym het chromosoomuiteinde aantast. Bij elke celcyclus is er een verkorting van de telomeren veroorzaakt door celproliferatie.

Anatomische fijne kneepjes van de telomeren

Elk chromosoom bestaat uit twee strengen DNA die in verschillende richtingen lopen, de zogenaamde antiparallelle richting. Aan het einde van elke kant van een DNA-streng bevindt zich een telomeer. Dus, afhankelijk van de celcyclus, zijn er twee of vier telomeren per chromosoom. In totaal zijn er 96 of 192 telomeren per cel met 46 chromosomen.

Als de DNA-strengen gewoon blindelings zouden eindigen, zouden verschillende eiwitten de kans krijgen om het DNA aan te vallen. In tegenstelling tot een groot deel van het DNA, dragen de telomeren geen informatie die belangrijk is voor de functie van de cellen.

Er is eerder een basesequentie in de telomeren die keer op keer wordt herhaald. Deze sequentie bestaat uit zes basen en heeft driemaal guanine, eenmaal adenosine en tweemaal thymine. Deze zich herhalende reeks leidt uiteindelijk tot de basis van een telomere basenparing met elkaar. Dit leidt tot het vouwen van de uiteinden en de telomeren zijn niet langer als een enkele streng aanwezig, maar als een spoel. Voor cellen om zich tijdens replicatie te vermenigvuldigen, is het echter noodzakelijk dat de gevouwen telomeren zich ontvouwen.

Wat zijn de functies van de telomeren?

Telomeren hebben in wezen twee rollen. Enerzijds zijn ze belangrijk tijdens de normale celcyclus of tijdens de G0-fase. Enzymen bestaan in de cellen die het DNA continu afbreken. Dit dient enerzijds om indringers af te weren, maar is anderzijds ook ongewenst. Dit vormt een enorm probleem voor het normale DNA van de celkern en kan tot ongewenste gebeurtenissen leiden.

Om dit te voorkomen, is er een overhang, de telomeer, aan één kant aan het einde van elke afzonderlijke DNA-streng. Omdat de telomoer bestaat uit basesequenties die niet coderen voor eiwitten, is dit alleen een bescherming voor het coderende DNA, aangezien het eerst wordt afgebroken. Door de telomeren te vouwen, vinden de DNA-afbrekende enzymen het bovendien moeilijk om een punt te vinden waarop ze hun afbraak kunnen beginnen door het vrije DNA-uiteinde te krullen. Bovendien bieden gevouwen telomeren bindingsplaatsen voor speciale eiwitten. Deze eiwitten zijn relatief groot om het DNA-uiteinde beschermend te omringen.

Aan de andere kant zijn de telomeren belangrijk tijdens replicatie, dus tijdens de verdubbeling van DNA. Door hun structuur kunnen de verantwoordelijke enzymen het DNA aan het einde van een DNA-streng niet gaan verdubbelen. Als gevolg hiervan is er een verlies van basenparen bij elke cyclus en worden de chromosomen continu verkort. Om ervoor te zorgen dat dit niet leidt tot een voortijdig verlies van essentiële DNA-segmenten, bevinden de telomeren zich aan de uiteinden. Ze bevatten geen genetisch belangrijke informatie en kunnen probleemloos een verlies van enkele bases overleven.

Dit onderwerp kan ook voor u interessant zijn: Taken van de celkern

Ziekten van telomeren

Telomeren kunnen ernstige gevolgen hebben. Bij een dergelijk vervolgeffect is meestal schade aan het voor eiwitten coderende DNA de oorzaak.

De ziekte van telomeren wordt meestal veroorzaakt door een tekort aan eiwitcomplexen (Shelterine), die zich rond de telomeren bevinden, of worden veroorzaakt door het enzym telomerase. Dit bevordert een verstoring van de constructie door verminderde bescherming.

Vanwege het relatief hoge aantal chromosomen kan een categorie ziekten niet betrouwbaar worden toegewezen aan een telomere ziekte. Dit betekent dat veel verschillende organen kunnen worden aangetast.

Telomeropathie

De term telomeropathie wordt gebruikt voor ziekten die optreden als gevolg van beschadigde telomeren. De ziekte van Telomere wordt meestal als een gelijkwaardige term gebruikt. Vanwege de onomkeerbare oorzaak van deze ziekten zullen alle telomeropathieën chronisch zijn.

Bij telomeropathie worden de telomeren meestal zo ingekort dat het daaropvolgende DNA wordt aangevallen door een gebrek aan het enzym telomerase of de eiwitten die het shelterine-complex vormen. Soms wordt DNA dat codeert voor eiwitten aangetast, waardoor de schade in het lichaam voelbaar is.

Telomeropathieën omvatten een groot aantal ziekten die niet erg specifiek zijn voor telomeropathieën. Dit betekent dat de symptomen zeer divers zijn en vaak andere oorzaken hebben. De ernst van de ziekte is ook heel verschillend en het chronische beloop met de symptomen kan sterk of zwak zijn.

De meest voorkomende telomeropathieën zijn longontsteking, levercirrose of bloedarmoede en schade aan het beenmerg.

Welke rol spelen telomeren bij veroudering?

Naarmate we ouder worden, blijft de behoefte van het menselijk lichaam aan nieuwe cellen. Dit is onder meer nodig om de processen in de individuele cellen van de verschillende organen in stand te houden.

Deze nieuwe cellen ontstaan door celdeling (Mitose) als onderdeel van de celcyclus. Voor de deling worden alle celorganellen en het volledige DNA verdubbeld. Dit proces wordt replicatie genoemd. Hiervoor bestaan in elke cel specifieke enzymen. Vanwege hun structuur kunnen de verantwoordelijke enzymen echter niet beginnen met het verdubbelen van het DNA aan het einde van elke DNA-streng.

Als gevolg hiervan is er een verlies van basenparen bij elke cyclus en worden de chromosomen continu verkort.

De telomeren bevinden zich aan de uiteinden zodat dit niet leidt tot vroegtijdig verlies van belangrijke DNA-segmenten. Ze bevatten geen genetisch belangrijke informatie en kunnen probleemloos een verlies van enkele bases overleven. Met de ouderdom vallen de telomeren echter onder een bepaalde lengte, wat gevaarlijk is en mogelijk gepaard gaat met schade.

Dit leidt ofwel tot een onomkeerbare stopzetting van de celcyclus, de veroudering of tot een geplande dood van de cel. Zo verliest het lichaam voortdurend zijn vernieuwingspotentieel en veroudert het.

Ons volgende artikel kan ook interessant voor u zijn: Verouderingsproces

Welke rol spelen ze bij de ontwikkeling van kanker?

Telomeren kunnen ook een essentiële rol spelen bij het ontstaan van kanker. Vaker echter is de oorzaak van kanker een mutatie in de DNA-streng. Bij het ontstaan van kanker speelt de verkorting echter een rol zoals bij veroudering.

Met kortere telomeren is de kans groter dat kanker zich ontwikkelt. De reden hiervoor is dat de kans groter is dat het deel van de dubbele DNA-streng dat codeert voor eiwitten en genen bevat, wordt aangevallen. De risicofactor hiervoor zijn korte telomeren die al vanaf de geboorte aanwezig zijn.

Bovendien zijn lage niveaus van het enzym telomerase en het shelterine-eiwitcomplex waarschijnlijker. De telomeren spelen ook een belangrijke rol bij reeds bestaande kanker.

Naarmate de cellen degenereren, is er een verhoogde celgroei en een verhoogde celdeling. Dit leidt tot een snellere verkorting van de telomeren, waardoor verdere degeneratie waarschijnlijker wordt. De cel probeert hier via verschillende mechanismen op te reageren, maar bij kankercellen lukt dit zelden.

Wat is een telomerase?

Telomerase is een enzym dat in elke menselijke cel voorkomt, maar niet in alle cellen kan worden gedetecteerd. Telomerase is vooral actief in de volgende cellen:

Cellen van het beenmerg
Stamcellen
Kiemlijn cellen (Voorlopers van zaad- en eicellen)
embryonale cellen

Het komt voornamelijk voor in de celkern, aangezien dit de plaats van actie is. De belangrijkste taak van het enzym is het minimaliseren van het baseverlies van de telomeren van het DNA aan het uiteinde van de chromosomen tijdens replicatie. Dit is essentieel, omdat anders bij elke celdeling een relatief hoog verlies aan DNA door de structuur leidt tot een kortere levensduur van de cellen.

Het is een van de weinige enzymen die hiervoor de functie van reverse transcriptase heeft. Dit betekent dat het een nieuwe DNA-streng kan genereren uit een RNA-streng, die eigenlijk een kopie is van het DNA.

De rest van de enzymen in het menselijk lichaam hebben deze functie niet. Hiervoor bestaat de telomerase uit een klein stukje RNA, dat als sjabloon dient voor het nieuwe stukje DNA. Om dit te doen, maakt het enzym gebruik van het feit dat een sequentie herhaaldelijk voorkomt op de telomeren. De basesequentie van het RNA is complementair aan deze herhalende sequentie. De nieuwe DNA-streng wordt aan het uiteinde van de telomeer toegevoegd.

Kan voeding telomeren beïnvloeden?

Sommige medische professionals en onderzoekers hebben vastgesteld dat voeding telomeren beïnvloedt. Hierover zijn al verschillende onderzoeken gedaan, maar sommige zijn controversieel.

Van een gezond dieet wordt gezegd dat het de activiteit van telomerase verhoogt, zodat de verkorting van telomeren tijdens de celdeling langzamer verloopt. Bovendien zouden de telomeren zelfs moeten kunnen verlengen vanwege de hoge activiteit van telomerase.

Het dieet moet waar mogelijk gebaseerd zijn op plantaardige producten. Een hoge inname van vitamines, die oxidatieve stress in de cellen tegengaan, is ook belangrijk voor het beïnvloeden van de telomeren via voeding. Dit resulteert in minder schade aan de dubbele DNA-streng. Omega-3-vetzuren, die overvloedig aanwezig zijn in vette vis, zouden ook een positief effect hebben.

Zoals bij vrijwel alle prognoses, hebben naast voeding ook lichaamsbeweging en minder fysieke activiteit een positief effect op de lengte van de telomeren, daarom is voorzichtigheid geboden.

U kunt meer gedetailleerde informatie over dit onderwerp lezen onder: Anti-veroudering en voeding