تلومر ساختار انتهایی کروموزوم در یوکاریوت ها می باشد که از تکرار توالی پشت سر هم (TTAGGG) تشکیل شده است. تلومر، یک دومین هتروکروماتینی است که وظیفه اصلی آن حفاظت و پایداری انتهای کروموزوم و جلوگیری از نوآرایی، شکست الحاق انتهایی و تجزیه و تخریب آن می باشد. در اغلب سلول هاى سوماتيکی بر اثر تقسیمات متوالی سلول طول توالی تلومرى کاهش می يابد، هنگامی که طول توالی تلومرى کاهش می یابد، یکسری سیگنال درون سلولی فعال می شود که در پی آن چرخه سلولی متوقف و مرگ برنامه ریزی شده اتفاق می افتد. تلومراز آنزیم درون سلولی که سبب حفظ طول تلومر می شود مانع از کوتاه شدن تلومر و همچنین ادامه یافتن تقسیمات سلولی برخی از سلول های سوماتیکی در محیط آزمایشگاه می شود. بررسی های دقیق ارتباط تلومر و تلومراز می تواند در پیشگیری از فرایند پیری، سندرم های پیری و بیماری های وابسته به پیری کمکهای سودمندی نماید.

تلومر از ریشه یونانی کلمه Telos (به معنی انتها) و MerOS (به معنی بخش)، آمده است و هرمن مول را در سال ۱۹۳۸ آن را نام گذاری کرد. هرمن مولر در سال ۱۹۴۶ موفق به کسب جایزه نوبل شد. چند سال بعد جیمز واتسون ” هنگام مطالعه بر روی فرایند همانندسازی DNA خطی در یوکاریوت ها پدیده مشکل انتهای همانندسازی را عنوان نمود. واتسون فرض کرد که آنزیم DNA پلیمراز یوکاریوتی قادر به همانندسازی DNA در انتهای 3 نمی باشد، در نتیجه پس از هر بار همانندسازی قسمتی از مولکول DNA (توالی تلومری) کوتاه میشود. در سال ۱۹۶۱ های فیلیک بیان نمود که سلولهای پیکری در حدود ۵۰ بار تقسیم می شوند و پس از آن وارد مرحله عدم فعالیت سلولی می گردند.

چندی بعد الووینکو توانست بین پدیده end replication problem و Senescence ارتباط معنی داری برقرار کند. او چنین فرض کرد که Endreplication problem موجب کوتاه شدن در طی تقسیمات متوالی میشود. او متوجه شد که تلومر همانند یک ساعت مولکولی” عمل نموده و تعیین کننده تعداد تقسیمات سلولی است که یک سلول میتواند انجام دهد و بنابراین موجب پدیده فیزیولوژیک پیری” می شود .در سال ۱۹۸۴ الیزابت بلکبورن و کارل گریدر پس از مطالعه بر روی تتراهیمنتا، آنزیمی را شناسایی کردند که موجب حفظ طول تلومر پس از هر بار تقسیم میشد. آنها این آنزیم را ترانسفراز انتهایی تلومر یا همان تلومراز نامیدند. در سال ۲۰۰۹ الیزابت بلکبورن، از دانشگاه کالیفرنیا، و جک سوز تاک از دانشگاه هاروارد، بدلیل مطالعه و کشف آنزیم تلومراز در انسان موفق به کسب جایزه نوبل شدند.

ساختار تلومر (telomer) به چه صورت می باشد

تلومر ساختار انتهایی کروموزوم (DNA دو رشته ای+پروتئینهای ویژه) در یوکاریوتها (پروتوزوا، قارچها، گیاهان، جانوران) میباشد، که وظیفه اصلی آن حفاظت و پایداری از کروموزوم است. با بیانی ساده میتوان تلومر را به ساختار پلاستیکی انتهایی بند کفش تشبیه کرد که مانع تجزیه و تخریب آن می شود. در انسان و مهره داران تلومر از هزاران تکرار توالی 3- TTAGGG – 5 یا T2AG3) n) که به صورت پشت سر هم ” در انتهای کروموزوم قرار دارند، تشکیل شده است. طول تلومر در گونه های مختلف متفاوت است ولی طول آن در سلولهای انسان تقریبا بین ۵۰۰ تا۱۵۰۰۰ جفت باز می باشد. طول توالی تلومر را معمولاً با روش QFISH اندازه گیری می کنند. تلومر دارای یک رشته غنی از G” و یک رشته غنی از C” میباشد. رشته غنی از G که در انتهای 3 DNA واقع است، عمدتاً به اندازه ۱۸ جفت باز از انتهای 5پریم DNA (رشته غنی از C) بلندتر است که به آن رشته پیشامده G گفته می شود. رشته G یکی از عوامل اصلی تعیین کننده ساختمان و عملکرد تلومر است.

علملکرد پروتئین های شلترین در تشکیل ساختار حلقه تلومری T و حلقه D

DNA موجود در ساختار تلومری دارای چندین جایگاه اتصالی برای پروتئینهای شلترین میباشد. انتهای 3 به کمک مجموعه پروتئینی شلترین، دچار تا خوردگی در ساختار خود میشود. کمپلکس پروتئینی شلترین، شامل ۲ پروتئین اصلی به نام های:TRF ، TRF2 1 میباشد. در اثر تاخوردگی انتهای 3 پریم در ساختار تلومر، ۲ حلقه به نام های حلقه T و حلقه D پدید می آید. به حلقه آن حلقه تلومری و حلقه D، حلقه جایگزینی می گویند. مکانیسم تاخوردگی بدین صورت است که ابتدا انتهای آزاد 3 به گونه ای خم می شود که DNA تک رشته دوباره بتواند در کنار DNA دورشته قرار گیرد، بدین ترتیب حلقه T ایجاد میشود. سپس هنگامی که DNA تک رشته در جای صحیح خود قرار گرفت، با توالی های تکراری مکمل خود بر روی انتهای 5 که ۲ رشته ای است، پیوند هیدروژنی برقرار می کند و بدین ترتیب با ایجاد مارپیچی، جانشین رشته دیگر DNA دورشته میشود. به همین دلیل به این حلقه، حلقه جانشینی گفته میشود. در LOOp-T، ساختار DNA 4 رشته ای دیده میشود که موجب پایداری بیشتر حلقه T می شود. تلومر به دو حالت فرم باز” (فرم مناسب برای طویل شدن) و فرم بسته” (غیرقابل دسترس برای تلومراز) می باشد.

شکل 1: ساختار تلومر و پروتئین های مرتبط.

شکل 2: تلوزوم: شامل مولکول DNA و مجموعه پروتئینی شلترین می باشد. این کمپلکس شامل 2 پروتئین اصلی به نامهای : TRF1،TRF2 و پروتئینهای فرعی به نامهای TPP1 ،TIN2 POT1 ، می باشد.

شکل 3: حلقه تلومری و حلقه جانشینی و پروتئین های مرتبط در تلومر

شکل 4: فرم باز و بسته تلومر.

شکل 5: مجموعه پروتئینی شلترین در تلومر