کلیات

تلومر (Telomere) پایانه فیزیکی کروموزم‌های خطی می‌باشد که از یک توالی غیر کدکننده تشکیل یافته‌است. در پستانداران تلومر مرکب از تعداد متغیری توالی‌های تکراری، با رمز TTAGGG می‌باشد. توالی تکرار شونده تلومری در سایر جانداران نیز دارای فرمول کلی مشابهی است که این شباهت نشاندهنده نقش حیاتی و در نتیجه محفوظ باقی‌ماندن ساختار تلومر می‌باشد. کشف کارکرد تلومر و آنزیم تلومراز در دهه ۱۹۹۰ توسط سه دانشمند آمریکایی به نام‌های الیزابت بلک‌برن، خانم کرول گریدر و آقای جک زوستاک، منجر به اهدای جایزه نوبل سال ۲۰۰۹ به این سه نفر شد.

با وجود اینکه تلومر به صورت DNA دورشته‌ای (Double strand) است اما در انتهایی‌ترین منطقه یک توالی کوتاه (۱۴ تا ۱۶ نوکلوئیدی) غنی از T و A دارد که با جفت شدن با یک ناحیه داخلی تر تلومر ساختاری به نام حلقهT یا T-loop به وجود می‌آیدکه با اتصال پروتئین‌های متصل شونده به تلومر تثبیت می‌گردد

کارکرد تلومر

انتهای مولکول خطی که معمولاً چسبنده می‌باشد، با حضور تلومر و ساختمان آن این چسبندگی را از دست می‌دهد. از این رو تلومر مانند سپری کروموزم را از ایجاد پیوستگی‌های نابجا و غیر صحیح و تخریب به‌وسیله آنزیم‌های اگزونوکلئاز سلول محافظت می‌نماید. همچنین، مشخص شده‌است که تلومر درمکان یابی و جایگیری کروموزم در هسته و خاموشی انتخابی ژن‌های مجاور خود، ایفای نقش می‌کند علاوه برا ین، تلومر نقش اساسی دیگری در ابتدای سنتز خود ایفا می‌کند که در ارتباط با رونویسی می‌باشد. در واقع در انتهای یک DNA خطی کار آنزیم‌های همانند ساز در رشته پیرو به مشکل برخورد می‌کند چرا که این آنزیم‌ها برای برداشتن آخرین پرایمر و قراردادن آخرین بازها، پایانه OH3'- در اختیار ندارند. آنزیم تلومراز (Telomerase) این مشکل را با سنتز تلومر حل می‌کند.

کنترل اندازه تلومر

با توجه به اینکه در هر دور همانندسازی با فعالیت تلومراز به طول تلومر افزوده می‌شود به نظر می‌رسد که اندازه تلومر پیوسته افزایش می‌یابد اما در واقع چنین مسئله‌ای رخ نمی‌دهد بلکه حتی در سلول‌های سوماتیک جانداران پر سلولی مثل انسان طول تلومر پیوسته کاهش می‌یابد. این سلول‌ها طی تمایز، توانائی تولید آنزیم تلومراز را از دست داده‌اند بنابراین در هر دور همانند سازی در این سلول‌ها آنزیم‌های درگیر درانتهای تلومر با مشکل عدم وجود پایانه روبرو شده وقسمتی از انتهای تلومر همانندسازی نمی‌گردد. این مسئله طی تقسیمات متوالی باعث کاهش تدریجی طول تلومر می‌گردد.

البته سلول‌های سوماتیکی که به سرعت تقسیم می‌شوند و سلول‌های تولید مثلیٍ، توانائی تولیدمثل تلومراز را دارند وبنابراین دچار این کاهش در طول تلومر نمی‌گردد.

علاوه بر آنچه بالا گفته شد احتمال وجود سیستم کاهش طول وابسته به پروتئین که به اصطلاح باعث فرسایش یا خوردگی تلومر می‌شود نیز مطرح شده‌است.

بدیهی است که تلومر در سلول‌های عصبی و هم‌چنین عضله قلبی و باقی سلول‌هایی که فاقد مکانیسم تقسیم هستند. تغییر اندازه پیدا نمی‌کنند.

مشاهدات و آزمایش‌ها انجام شده بر روی سلول‌های مخمر نشان داده‌اند که نوعی تعادل بین کاهش وافزایش طول تلومر در این سلول‌ها وجود دارد. بدین صورت که سیستم‌های مولکولی خاصی با کاهش تدریجی طول تلومر و رسیدن آن به یک آستانه معین امکان افزایش طول آن را فراهم می‌آورند.

به عنوان مثال پیشنهاد شده‌است که پروتئین متصل شونده به تلومر به نامTelomere Binding Protein دارای تعدادی جایگاه اتصال روی تلومر است، هرگاه که این پروتئین به تعداد معین (یا بیشتر از آن) در اتصال با تلومر وجود داشته باشد تلومراز امکان اتصال و سنتز دنباله تلومر را نمی‌یابد. اما وقتی به علت کاهش طول تلومر، چه با فرسایش و چه با همانندسازی ناقص، تعداد جایگاه‌های TBPو در نتیجه تعداد مولکول‌های این پروتئین بر روی تلومر کاهش پیدا کند، تلومراز اجازه می‌یابد به تلومر متصل شده و آن را طویل کند این طویل شدن باعث ایجاد جایگاه‌های جدید برای اتصال تعدادی از مولکول‌های این پروتئین به تلومر می‌شود که این امر دوباره باعث جلوگیری از افزایش طول مجدد تلومر توسط تلومراز شده و تعادل بین کاهش وافزایش طول حفظ می‌شود.