На конце большинства изученных хромосом имеется многократно повторяющаяся монотонная последовательность—так называемый теломерныи повтор. Субъединицей повтора обычно бывает последовательность длиной 5—8 нуклеотидов. Непосредственно к теломерной последовательности (в хромосомах человека) примыкают похожие на нее повторы, в большинстве которых имеются однонуклеотидные замены (по сравнению с теломерным повтором).

В субтеломерной области имеются также повторы другого рода (по 29, 37, 61, 63, 75 нуклеотидов и т. д.). Субтеломерные повторы в отличие от теломерного обычно в разных хромосомах различны и бывают даже хромосомоспецифичными.

У многих видов довольно значительные теломерные последовательности могут быть расположены не только на концах хромосом, но и во внутренних областях. Полагают, что их появление в нетеломерных областях хромосом обусловлено процессами слияния с последующей амплификацией.

Такие внутрихромосомные повторы ДНК подвержены хромосомным разрывам и рекомбинациям, т. е. являются «горячими точками» хромосомных аберраций. Наиболее распространено мнение, что их появление связано с хромосомными перестройками, поэтому отражает эволюцию кариотипа.

Молекулярная организация теломер

G4-структуры (квадруплексы) формируются тетрадами гуанинов и могут быть внутримолекулярными, бимолекулярными и тетрамолекулярными. Нити ДНК внутри G4-структур могут быть параллельными и антипараллельными. Считается, что для образования этих структур необходимо как минимум 12 гуанинов.

Обнаружен фермент гираза, специфически разрушающий квадруплексы. Мутации гиразы вызывают заболевание, носящее название «синдром Блюма», при котором наблюдается целый спектр изменений, начиная от специфических хромосомных перестроек и кончая характерным внешним видом больных. Недавно установлено, что Т-антиген вируса SV40 и геликаза, измененная при синдроме Вернера, также обладают активностями, разрушающими квадруплексы.

Существование таких белков доказывает, что ДНК в теломерах может иметь самую необычную конформацию, которая оказывает существенное влияние на функционирование всей клетки.

Опыты, проведенные в лаборатории Т. de Lange и соавт., привели к созданию модели структуры теломеры, в основе которой лежит петля ДНК. Согласно этой модели, свободный 3'-конец в комплексе с белками вступает во взаимодействие с двойной спиралью теломерной ДНК, при этом теломера образует теломерную петлю, длина которой, по данным авторов, коррелирует с длиной теломер, измеренной другими методами.

Белки, связывающиеся вдоль повторяющегося тракта теломерной ДНК, присоединяют дополнительные белки и формируют нуклеопротеиновый комплекс высокого порядка. Белки TRF1 и TRF2 (от английского TTAGGG repeat binding factor) являются основными организаторами молекулярной структуры теломер. Изменение их экспрессии влияет на длину теломерного повтора при неизменной теломеразной активности.

В составе теломерного комплекса были найдены многие компоненты, участвующие в репарации повреждений ДНК, которые необходимы также для нормального поддержания и функционирования теломер. Это танкираза, белки TIN2 и KU. Потеря функции KU приводит к слиянию теломер у млекопитающих.

Другие компоненты системы, контролирующие повреждения ДНК и необходимые для поддержания теломер, — это продукты генов RAD50, MRE11 и NBS1, которые формируют комплекс, подготавливающий к репарации поврежденные концы ДНК. То, что теломеры связывают белки, участвующие в репарации ДНК, означает, что длина теломер должна влиять на устойчивость клеток к воздействиям, повреждающим ДНК.

- Читать "Что такое теломерный эффект положения?"

1. Метилирование генов-супрессоров как причина гемобластозов - опухолей крови
2. Теломераза - синтез, функции
3. Теломера - молекулярная структура
4. Что такое теломерный эффект положения?
5. Альтернативные способы удлинения теломер у человека - иммортализация
6. Значение теломеразы в диагностике опухолей
7. Методы лечения рака влиянием на теломеры и теломеразу
8. Теломеризация клеток - не ведет к злокачественной трансформации
9. Адгезия клеток - последствия нарушения адгезивных взаимодействий
10. Актиновые микрофиламенты - структура, функции