La telomerasi è un catalizzatore biologico, o enzima, responsabile della sintesi delle regioni specializzate dei cromosomi di molti organismi chiamati telomeri. Sono presenti in tutti gli organismi con cromosomi lineari e sono necessarie per mantenere l'integrità delle informazioni genetiche da una cellula alla sua progenie.
Cromosomi eucariotici
Organismi eucarioti sono quelli le cui cellule possiedono organelli sub-cellulari come il nucleo, mitocondri e simili. Questi includono tutti gli organismi tranne i batteri. Loro materiale genetico (DNA) è organizzato in strutture note come cromosomi che, negli eucarioti, sono lineari. Ciò significa che, in contrasto con i cromosomi circolari trovati nei procarioti, hanno "estremità." Come vedremo che questo pone dei problemi durante la duplicazione del DNA.
Struttura del DNA
Nella maggior parte degli organismi viventi che DNA è composto da due lunghe catene di nucleotidi, ognuno complementare agli altri, noto come una doppia elica perché i due filamenti di torsione attorno ad un asse centrale. Questa struttura complementare fornisce un modello per la duplicazione, poiché ogni catena contiene informazioni sull'altra e può servire come modello per costruirlo da nucleotidi sciolti. La parte del nucleotide che deve corrispondere a quello complementare è definita una base, e il fatto che le basi dei due fili sono complementari è conosciuto come appaiamento.
Replicazione del DNA
Al fine di dividere, tutte le celle devono prima duplicato loro DNA in modo che due cellule della figlia risultante avrà un set completo di cromosomi. La maggior parte di questa attività viene eseguita da un enzima chiamato DNA polimerasi. Questo enzima funziona facendo corrispondere ogni nucleotide a relativo complementari. Tuttavia, DNA polimerasi non può duplicare il DNA vicino alle estremità dei cromosomi lineari. Per questo motivo, ogni replicazione del DNA produrrebbe un cromosoma più corto con le estremità mancanti e la corrispondente perdita di informazioni genetiche.
I telomeri e telomerasi
I telomeri sono sequenze nucleotidiche breve ripetuti in tandem sugli estremi dei cromosomi eucariotici come Fermalibri su uno scaffale. Il numero di ripetizioni della sequenza non è importante, ma la sequenza stessa è conservata all'interno di una specie. Perché sono alle estremità dei cromosomi non possono essere replicati completamente, ma poiché non portano informazioni genetiche questo non è importante. La telomerasi è l'enzima responsabile della generazione dei telomeri e può farlo perché trasporta un modello complementare che permette di posizionare i nucleotidi richiesti nella sequenza corretta.
I telomeri e malattia
Una delle caratteristiche delle cellule tumorali è che si dividono in modo incontrollato, e ciò ha condotto all'idea che loro telomerase deve essere attiva per evitare di perdere informazioni genetiche. Da allora è stato trovato che questo è vero di molti, ma non tutte, le cellule tumorali. D'altra parte, i telomeri che sono troppo corti sono un'indicazione di senescenza cellulare.