Telomerasa

Telomerasaren funtzioa erakusten duen eskema.

Telomerasa, telomeroen bikoizketan eta iraunkortasunean duen paperagatik, biologian eta medikuntzan ezinbestekotzat jotzen den entzima bat da. Telomeroak, kromosoma linealen muturretan aurkitzen diren egitura nukleoproteikoak dira eta bikoizketa zelularrean informazio genetikoa babestea da hauen funtzioa. Telomeroak kromosoma lineal guztietan aurki ditzakegu eta zelula batzuetan, aurki dezakegun telomerasa entzimari esker, telomeroen iraunkortasuna handiagoa da, telomerasa entzima aurkitzen ez den beste batzuetan baino.

Telomerasaren aktibitatea bereziki altua da bikoizketa gaitasun handia eskatzen duten zeluletan, ama zeluletan eta sexu zeluletan. Zelula somatikoetan aldiz, telomerasaren aktibitatea oso txikia da edo ez da ematen. Kasu hauetan, zelularen bikoizketa bakoitzean telomeroen laburtze progresiboa ematen da eta honek, zelula hauen bikoizteko gaitasuna mugatzen du.

Aurkikuntza

1975-1977 urteetan, telomeroen bikoizketa arazoa aztertzen ari zirela, Elizabeth Blackburn eta Joseph Gall zientzialariek Tetrahymena thermophila protozooaren kromosomen muturretan (TTGGGG) DNA sekuentzia errepikakor bat zegoela ikusi zuten. Beranduago, Elizabeth Blackburn-ek, Carol Greider eta Jack Szostak zientzialariekin batera, 2009. urteko Nobel saria irabaziko zuen telomeroen eta hauetan diharduen telomerasa entzimaren aurkikuntzagatik. Alde batetik, telomeroek kromosometan duten babes funtzioa azaldu zuten eta bestetik, hauen luzapenean parte hartzen duen telomerasaren jarduera ere.

Osaera eta egitura

Telomerasa, beti DNA sekuentzia bera sintetizatzen duen erribonukleoproteina bat da. Bere funtzioa kromosoma linealen telomeroen muturretan desoxirribonukleotidoak gehitzea da hauen biziraupena luzatzeko. Gehitzeko prozesu hori, entzimak daukan alderantzizko transkriptasa funtzioari esker egiten du eta entzimak bere baitan duen RNA sekuentzia bat hartzen du erreferentzia edo molde moduan.

Bi zatiz osatuta dago:

• Osagai proteikoa: entzimaren alderantzizko telomerasa transkriptasa (TERT edo TRT) gaitasuna duen zatia da. Entzima beraren, osagai erribonukleikotik abiatuta (RNA sekuentzia batetik) DNA sintetizatzeko gai da.

• Osagai erribonukleikoa: RNA-az osatutakoa (TR edo TER).

Telomerasa, dituen bi zati hauei esker, telomeroetan aurkitzen diren DNA kateak luzatzeko gai da, hori sekuentzia errepikakorrak gehituz lortzen du. Telomerasaren funtzio honek, DNA-ren bikoizketa bakoitzean ematen den DNA galera kopentsatzen du ``Telomeroak bikoiztearen arazoa´´ edo ``problema del extremo final´´. Telomeroen luzera mantentzean, telomerasak, kromosomen integritatea luzaroagoan mantentzen laguntzen du, zelularen zahartze goiztiarra eta apoptosia ekidinez.

Telomeroak bikoiztearen arazoa

Zelula eukariotetan kromosometan DNA-ren erreplikapen bakoitzean kromosomen telomero zati bat galtzen da, hau da, zelula zatitzen den bakoitzean, telomeroak txikitzen joaten dira. Mozketa hori, kate atzeratuaren 5´ muturrean gertatzen da, Okazaki zatien RNA hasle edo ``primer´´-a desagertarazten denean DNA polimerasak ezin duelako hutsune hori bete. DNA polimerasak, 5´-->3´ norantzan bakarrik gehitzen ditu nukleotioak eta 3´-OH mutur libre baten beharra du horretarako eta kasu honetan ez dira baldintza hoiek betetzen (kate atzeratuaren 5´ muturrean). Modu honetan, bikoizketa prozesu bakoitzean, telomeroek 15-25 nukleotido inguru galtzen dituzte, nukleotido zenbaki hau, RNA hasle bati dagozkion nukleotidoena da, hain zuzen.

Horrela, kromosomak pixkanaka-pixkanaka telomeroak galtzen joaten dira eta puntu bat iritsiko da non telomeroak osotara desagertu eta bikoizketarik ezingo den egin. Hau gertatzerakoan, zelula bikoizketa seneszentzian sartzen da, ezingo da berriz bikoiztu.

Bikoizketan sartuko balitz, telomero motzegiak dituenez, DNA-ren erreplikazioan kromosometako DNA kodetzaile garrantzitsuaren zati bat galduko luke eta ondorioz ezin izango litzateke bikoiztu, zelularen zikloan dauden erregulazio puntuengatik eta beraz, apoptosia egin beharko luke, alegia, heriotza programatua burutu.

DNA-aren erreplikapena

DNA-ren erreplikapena edo bikoizketa

DNA-ren bikoizketa egiteko, hau osatzen duten bi nukleotido kateak banandu egiten dira eta bikoizketa bi kateetan ematen da aldi berean. Bi DNA kate hauek elkarrekiko antiparaleloak direnez, kate batean bikoizketa etengabea egingo da eta bestean berriz bikoizketa etena. Bikoizketa etengabean, DNA kateak 3’-5’ noranzkoan banatzen direnez, 3’-5’ noranzkoan dagoen katearen bikoizketa etengabea izango da. Honetan, DNA polimerasak, DNA primasa batek katearen hasieran ipinitako RNA hasle bakar baten laguntzaz, 3’-5’ noranzkoan irakurriko du kate osoa, 5'-3' kate berri berdin bat sortuz eta telomeroak ere guztiz bikoiztuz. Azkenik, hasierako hasle bakar hori DNA-z ordezkatuko da eta 3’-5’ kate osoa bikoiztuta egongo litzateke. Bikoizketa etenean berriz, DNA kateak 3’-5’ noranzkoan banatzen direnez, DNA polimerasak zatika bikoiztu beharko du 5’-3’ noranzkoan doan katea. Hau, hasierako hasle baten laguntzaz, jada bananduta dagoen DNA katearen zatia bikoiztuz gero, banandu berria den katearen zatia bikoizten hasi behar da, eta horretarako, beste hasle baten laguntza beharko du. Prozesu hau katearen amaierara arte errepikatuko da. Amaieran, erabilitako RNA hasle guztiak DNA-gatik ordezkatuko dira, ipinitako azkena izan ezik. Hau, 5’-3’ noranzkoan dagoen DNA katearen muturrean (telomeroan) aurkitzen denez, ezin izango da DNA-z ordezkatu, behin kenduta, DNA polimerasa ez baita gai nukleotidoak gehitzen hasteko, ez baitu beste hasle baten OH- muturrik bikoizketarekin jarraitzeko.

Telomeroen bikoiztearen arazoaren konponbidea/Telomerasaren funtzioa

Telomerasaren funtzionamendua

Aurretik esan dugun moduan, DNA-ren erreplikapen baten ondoren, kate atzeratuaren 5´ muturrean DNA polimerasak bete ezin duen hutsune bat gelditzen da, ondorioz, DNA-ren erreplikapenean eredu edo molde moduan erabilgarri izan den DNA katea, lehen aipatutako hutsunea dela medio, ez dago sintesi berriko katearekin parekatuta. Parekatuta ez dagoen DNA telomerikoak tandem errepikapenak aurkezten ditu (TTAGGG).

Telomerasak, tandem arrepikapen hauek identifikatu eta alderantzizko transkriptasa funtzioari esker, telomeroan dagoen hutsune hori betetzen (telomeroa luzatzen du) du 5´-->3´ norantzan, DNA-ren sintesirako bere ARN zati propioa erreferentzia moduan hartuta, hasle edo ``primer´´ beharrik gabe.

Entzimak bere RNA txantiloia telomeroen DNA-rekin hibridatzen du eta baseak banan-banan gehitzen ditu bere RNAren osagarri den DNA sekuentzia osatu arte. Honen ostean, aurrera egin eta mekanismo hori errepikatzen du, horrela telomeroa modu etenean luzatuz.

Modu honetan, ondoz ondoko luzapen-zikloen ondoren, entzimak erreplikazioaren amaieran baino luzeagoa den 3' mutur aske bat sortuko du. Mutur honetan, hasle bat elkartzeko lekua uzten du eta atzeratutako katearen sintesia hasteko tokia uzten du (DNA polimerasen bidez).

Lehen parekatu gabe zegoen DNA katea, orain parekatuta egongo da.

Honen ostean, zati berria ligasa baten bidez lotzen da eta azken ARN-haslea ezabatzen da, baina honek ez du kromosoman ondorio esanguratsurik izango orain telomeroak duen luzera, telomerasaren eraginez telomeroak hasieran zuen luzera mantendu edo gehiago luzatu bait da.

Telomerasa eta seneszentzia zelularra

Seneszentzia zelularra, zelulak bikoizteko gaitasuna galtzen duenean ematen da.

1960-ko hamarkada hasieran Leonard Hayflick-ek egindako ikerketa batzuen ondoren ``Hayflick-en muga´´ zehaztu zuen. Laborategian biriketako fibroblastoekin egindako ikerketa batean, hauek 50 aldiz erreplikatu ondoren, erriplikatzeari uzten ziotela ikusi zuen eta telomeroen mozketarekin lotu zuen.Telomeroak daukaten egitura konpaktuagatik, kromosomen DNA funtzionalaren babesean parte hartzen dute. (exonukleasetatik babesten dute DNA funtzionala edo kodeatzeilea). Gainera, kromosoma ezberdinen arteko bat-bateko fusioak ekiditen dituzte.

Zelula somatiko desberdinduak ez dute telomerasa funtziorik aurkezten. Hauen, telomeroak beraz, bikoizpen prozesu bakoitzaren ondoren gero eta motzagoak izango dira. Hasiera batean, honek ez du eraginik ez kromosometan eta ez zeluletan, baino nukleotidoen galera eremu kodifikatzaileetara iristen denean, kromosomek pairatutako kalteen ondoren zelula seneszentzian sartzen da, hasieran metabolikoki aktibo jarraitzen dute nahiz eta, ez erreplikatu eta azkenik hil egiten dira. Esan genezake beraz, telomeroen mozteak erloju baten funtzio bera daukala eta zelulari zenbat erreplikazio ziklo gelditzen zaizkion finkatzen duela.

Ikerketak

Telomerasaren inguruko ikerketak ugariak dira eta argi uzten dute, telomerasaren funtzioa zelularen biziraupenarekin lotuta dagoela. Hauek dira egin diren ikerketetako batzuk:

• YAC edo legamiazko kromosoma artifizialak: ikusi da kromosoma artifizial hauek legami zeluletan txertatzen direnean baldintza onetan mantentzen direla (legami zeluletan telomerasa aktibitatea haundia da). Berriz, telomerasa gabeko zeluletan txertatzen direnean telomeroak denborarekin desagertu egiten dira.
• CNIO-ko ikertzaileek terapia geniko bat garatu dute non, DNA aldatu dioten birus bat, behin inokulatuta xaguen bizitza luzatzea eragiten duen. DNA aldatuta duen birusak, xaguaren zeluletan telomerasa barneratzeko funtzioa du. Beraz, telomerasak, zahartzean eragina duela ondorioztatzen dute.
• 1998-an Bodnar-ek egindako ikerketa batean, ikusi zuten zelula somatikoetan telomerasaren genea inokulatuta telomeroen birsorkuntza eragiten zuela. Zelularen zahartzea eta hiltzea ekidin zuen. Oso bizkor erreplikatzen ziren eta B-galaktosidasaren gutxitzea ekartzen zuen (zahartzearen biomarkadorea da azkeneko hau).

Frogatuta dago telomeroen laburtzea zatiketa kopuruarekin edo organismo eukariotoaren adinarekin proportzionalki handitzen dela. Gainera, zahartze goiztiarreko sindromeak dituzten pazienteek telomerasaren galera bizkortua dutela ikusi da.

Ikerketa ezberdinetan ikusitako emaitzek, telomerasa modu terapeutikoan erabiltzera bultzatzen dute, izan ere, muturrera jota, heriotza erabat saihestuko luketen tratamenduak ekar ditzake. Baino, beste ikerketa askok, telomerasaren eragina negatiboa ere badela erakutsi dute. Izan ere, telomerasa aktibitatea kontrolik gabe ematen denean, zelulen erreplikatzeko gaitasuna ere kontrolik gabe ematen da eta hau tumore oldarkor askotan ematen den fenomenoa da.

Telomerasa eta minbizia

Gizakietan ematen diren minbizi gehienetan telomerasaren berraktibatzea ematen dela ikusi da. Berraktibatze honek, minbizi-zelulek beren telomeroen luzeera mantentzea ekartzen du, beren bikoizteko gaitasun mugagabea ahalbidetuz eta aldi berean, apoptosia ekidinez. Hau, minbiziaren oldarkortasunaren funtsezko ezaugarria da.

Aurkikuntza honek, telomerasaren ikerkuntza zabaldu du, minbizi zeluletan telomerasaren inhibizioa diana izango duten tratamenduak aurkitzeko asmoarekin.

Orain dela gutxi egindako ikerketa batean, ikusita pronostiko txarreko minbizien %90-en kasuan, telomerasaren aktibitatea detektatzen dela, neoplasia melanozitikoetan telomerasaren presentzia ikertu da. Emaitzak: telomerasaren adierazpena neoplasia melanozitiko gutiztietan aurkitzen da. Melanometan, adierazpen eredu hetereogeneoa tumore oldarkorragoekin lotzen da.

Bibliografia

• William S. Klug (2008). Conceptos de genética (Octava edición). Editorial Pearson Prentice Hall.

Kanpo estekak

• Datuak: Q331839
• Multimedia: Telomerase / Q331839