Telomere

Telomere sind für die Stabilität von Chromosomen wesentliche Strukturelemente der DNS und besitzen einen hohen Guanin- und Thymin-Anteil, der hochrepetitiv (oft wiederholt) ist.

Bei allen Wirbeltieren findet man z.B. die 6 Nukleotide TTAGGG mehr als 3000 mal (bei gezüchteten Labormäusen bis zu 4000 mal) wiederholt. Für den Stabilisierungseffekt ist auch die gefaltete Sekundärstruktur der Telomere wichtig. Zudem sind in einigen Organismen die Telomere ein Verankerungspunkt an die Zellkernwand.

Mit jeder Zellteilung werden die Telomere verkürzt, da die DNS-Polymerase am Folgestrang nicht mehr ansetzen kann. Unterschreitet die Telomerlänge ein kritisches Minimum von circa 4 kbp, kann sich die Zelle nicht mehr weiter teilen, oft tritt dann der Zelltod oder ein permanenter Wachstumsstop ein ( Seneszenz).

Die hierdurch entstehende Begrenzung der zellulären Lebenszeit wird als Tumorsupressor-Mechanismus verstanden. Das Enzym Telomerase, kurz auch TERT genannt (RNS-Protein-Komplex mit einer reverse Transkriptase-Aktivität), kann die Verkürzung wieder ausgleichen. Dazu fügt sie an des 3'-OH-Ende G-reiche Wiederholungseinheiten an, deren RNS-Vorlage sich in der Telomerase selbst befindet. Danach klappt der leading-strand um und bildet mit sich selbst abnormale GG-Basenpaarungen aus. Von diesem Punkt aus können die RNS-Primase und die DNS-Polymerase den lagging strand auffüllen.

Zellen, in denen dieses Enzym aktiv ist, können sich sehr viel häufiger teilen als andere Körperzellen.

Aktiv ist die Telomerase bei höheren mehrzelligen Organismen jedoch nur in ganz bestimmten Zellen, z.B. in den Zellen der Keimbahn sowie in den embryonalen Stammzellen (z.B. Knochenmarkstammzellen) oder den Hautzellen. Mehr als 90% der Tumoren reaktivieren das in der Embryonalpahse aktive Enzym Telomerase, das die repetitiven Sequenzen der Telomeren ergänzt. 

Telomere werden mit biologischen Vorgängen in Verbindung gebracht, die mit der Alterung von Zellen ( Zellseneszenz), aber auch deren Immortalisierung = Replikative Unsterblichkeit (und damit auch Entstehung von Krebs) zusammenhängen.

Die Namensgebung leitet sich aus dem Griechischen ab: Telomer = Endteil.

1. Epel ES et al. (2004) Accelerated telomere shortening in response to life stress. Proc Natl Acad Sci 101: 17323-17324
2. McClintock B (1941) The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays. Genetics 26: 234-282