Telomerasi
La sintesi del filamento ritardato richiede un corto primer che verrà rimosso; alla fine del cromosoma non c’è modo di sintetizzare questa regione quando è rimosso l’ultimo primer. Pertanto il filamento ritardato è sempre più corto rispetto al suo modello di almeno la lunghezza del primer. Questo è il cosiddetto “problema di fine replicazione”.
Il “problema di fine replicazione”
I batteri non hanno questo problema perchè il loro DNA è circolare; negli eucarioti le estremità dei cromosomi sono dette telomeri e hanno almeno due funzioni: proteggere i cromosomi dalla fusione gli uni con gli altri e risolvere il problema di fine replicazine.
Per estendere la lunghezza di un telomero la telomerasi prima estende il filamento leader poi, usando lo stesso come stampo, sintetizza il filamento ritardato. La telomerasi è una ribonucleoproteina perché costituita da una parte proteica e da RNA.
In un cromosoma umano il telomero è circa 10/15 kb in lunghezza ed è composto da sequenze TTAGGG in tandem. La telomerasi contiene un componente essenziale di RNA complementare alla sequenza ripetuta del telomero; quindi l’rna interno può servire come modello per la sintesi del DNA, un telomero può essere esteso attraverso la traslocazione della telomerasi.
La telomerasi e l’invecchiamento cellulare
In assenza della telomerasi il telomero si ridurrebbe dopo ogni divisione cellulare e, sotto una certa lunghezza, la cellula potrebbe cessare di dividersi e morire; pertanto la telomerasi svolge un ruolo critico nel processo di invecchiamento cellulare.
Il filamento telomerico più lungo si ripiega a formare un’ansa-T e fa sì che l’estremità non si unisca ad altri cromosomi.
L’attività telomerasica è stata studiata ampiamente in vari tipi di cellule. Con le tecnologie del DNA ricombinante si può inserire un vettore plasmidico con il gene hTERT, codificante per la proteina telomerasi umana, in un fibroblasto umano; nei controlli, a cui era stato inserito il vettore plasmidico senza gene hTERT, non si è riscontrata attività telomerasica con senescenza e morte cellulare dopo 20 divisioni, mentre nelle cellule sperimentali si è riscontrata attività telomerasica con immortalità cellulare, senza la perdita della capacità di replicarsi.
Esperimenti genetici attraverso la telomerasi
Sono stati fatti anche esperimenti di terapia genica utilizzando la telomerasi. Si prende un topo TER negativo, che non presenta attività telomerasica, e si provoca un danno al fegato con una tossina; si dividono gli animali in due gruppi: uno a cui si esegue una terapia genica con telomerasi e uno di controllo, che non riceve terapia genica. Nel gruppo di controllo si riscontra cirrosi epatica elevata, mentre il gruppo trattato con terapia genica presenta un’attiva rigenerazione segnalata da aree focali di epatociti più sviluppate.
La lunghezza dei telomeri nelle cellule in proliferazione deve essere controllata. Alle estremità dei geni sono legati un complesso proteico denominato TRF-1 e una proteina POT-, sul telomero la proteina POT-1 si lega in modo da non far intervenire il complesso TRF-1; ciò marca il telomero e permette alla telomerasi di leggere il numero di POT-1 presenti.
