Теломеры, особенности их строения

Теломеры в своей структуре также формируют более высокие уровни организации за счёт взаимодействия с белками. Среди наиболее известных – белок Rap1 (у дрожжей) и его аналог TRF1 – у млекопитающих. Эти белки обеспечивают плотную упаковку, характерную для гетеро(неактивного)хроматина. Такая структура придаёт значительную стабильность теломерам и защищает их от действия таких ферментов, как ДНК-метилазы и эндонуклеазы.

                Белки теломер, взаимодействуя с мембраной, прикрепляют хромосомы к мембранным компонентам ядерного матрикса. Полагают, что закрепление имеет сложную структуру, напоминающую ромашку:

                При этом, если теломера достаточно длинна (напр., у мышей), то её свободная часть может образовывать нуклеосомную структуру.

                Какие же функции приписывают теломерам?

1.            Прежде всего, это – механические функции, которые, во-1-х, состоят в прикреплении хромосом к ядерному матриксу для правильной ориентации хромосом в ядре и протекания мейоза. Так,  в фазе зигонемы профазы I происходит перемещение концов хромосом по поверхности ядерной мембраны так, что концы гомологичных хромосом смыкаются, и с них начинается конъюгация строго определёнными участками.

Во-2-х, теломеры обеспечивают сцепление друг с другом концов сестринских хроматид (образующихся после  S-фазы). При этом показано, что блокирование расхождения хромосом происходит только в случае мутации.

2.            Следующая функция – стабилизационная. Теломеры, во-1-х, предохраняют от недорепликации генетически значимые отделы ДНК при отсутствии фермента теломеразы. И, во-2-х, если этот фермент присутствует, то теломеры обеспечивают стабилизацию концов разорванных (под действием внешних факторов) хромосом и способствуют стабилизации оставшихся фрагментов, обеспечивая их функционирование.

3.            Третья функция состоит во влиянии на экспрессию рядом расположенных генов. В силу эффекта положения активность таких генов снижена, но при укорочении теломер возможно их активирование и, как следствие, - нарушение некоторых функций клетки  и даже органа или организма в целом, либопереход в следующую стадию дифференциации.

4.            Заключительная функция теломер состоит в том, чтобы отсчитывать число делений клетки после исчезновения активности фермента теломеразы. В отсутствие этого фермента при каждом делении теломеры становятся короче на 50-65 п.н. При достижении критически короткой длины теломеры теряют большинство или все описанные выше функции, что приводит к нарушению клеточного цикла, и клетка гибнет.