HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELİFE KARAĞLI GIDA MÜHENDİLİĞİ BÖLÜMÜ NUMARA:

Telomer Telomer: Ökaryotik doğrusal kromozomların uçlarında bulunan, herhangi bir gen kodlamayan ve kromozomu yıkımdan koruyan özelleşmiş nukleotid dizileridir.  Telomerler birçok ardışık kısa tekrardan oluşur.  İnsanda 5’-TTAGGG-3’  Tetrahymena’da TTGGGG  Schizosaccharomyces pompe’de GGTTAC(A) (C)

Pickett and Reddel, 2009 TELOMER

1.Replikasyon sırasında lineer kromozomal DNA molekülünün son kısmının tamamlanmasında rol oynar. 2.Kromozom uçlarını rekombinasyondan, birbirine birleşmeden ve hasarlı DNA yapısı olarak tanınmasından korur. 3.Kromozomların bütünlüğünü ve stabilitesini sağlar 4.Kromozomların nukleus zarına tutunarak belirli bir pozisyonu korumasını sağlar. 5.Fonksiyonel telomer eksikliğinde serbest DNA uçları hasarlı DNA olarak algılanır. TELOMERLERİN GÖREVLERİ

İnsan telomerleri üst üste gelen basit ve kısa nükleotit dizileri TTAGGG’lerden oluşur. Dikkat edilmesi gereken önemli bir özellik telomerik ipliğin Guanince zengin olmasıdır. TELOMERLERİN YAPISI

 Telomerlerin 3' ucunda guanince zengin tek zincirli uç, kendi üzerinde katlanarak kement benzeri t-loop yapısı oluşturur  Guanin zengini tek iplik, çift iplikli telomerin içine girer. Bu yapı da telomer ipliklerinden birinin yerine geçerek ikinci bir ilmek olan d- loopu oluşturur.  T-loop yapısıyla birlikte telomerik uçlara bağlanan proteinler de kromozomal uçları koruyarak, bu uçların DNA hasarı olarak algılanmasını engeller.  T-loop yapısının oluşturulmasında ve stabilitesinde rol alan Shelterin 6 telomer spesifik protein “Shelterin” kompleksini meydana getirir. 6 T-LOOP

-Telomeri hasar verici enzimlerden korur -Kromozomu diğer kromozomlarla uç uca birleşmelerden ve -Telomerleri DNA kırıkları olarak algılayacak hücre döngüsü kontrol noktalarından korur. D-loop T-loop T-LOOP

TELOMER İnsanda bütün Telomer 15 kb uzunluğundadır

TELOMERLER VE YAŞLANMA  Telomerlerin kısalmaları ilk olarak 1961 yılında, doku kültürü çalışmaları sırasında Hayflick tarafından gözlemlenmiştir  Hayflick insan fibroblastlarıyla yaptığı çalışmalarda, hücrelerin belirli bir bölünme sayısından sonra artık bölünemediğini fakat metabolitik aktivitelerini devam ettirdiğini gözlemlemiştir.  Hayflick Limiti: Kültüre edilen fibroblastların yaklaşık bölünme sonrasında gelişme ve bölünme yeteneklerini kaybederek yaşlanmaya başlaması.  İnsan embiyo hücreleri yaklaşık bölünme sonrasında yaşlanmaya başlar.  Orta yaşlı insanların hücreleri defa bölünür. 9

TELOMERLER VE YAŞLANMA  Replikatif Hücre Yaşlanması: Somatik hücrelerde telomeraz düzeyi her bölünmede düşer. Böyle hücrelerde her bölünme, telomerlerden nukleotidlik eksilmelere neden olur. Yaşlı hücreler metabolik olarak aktiftir, ancak yeni hücre meydana getirmezler ve ölürler.  Her mitotik bölünmede hücrelerin DNA’larındaki telomerler kısalır.  İnsanlarda telomer kısalması ile hücre bölünmesi azalır ve yaşlanma süreci başlar.  Bu mekanizma canlıları genomik kararsızlık ve kanserden korur. 10

TELOMERLER VE KANSER  Normal somatik hücrelerde; hTERT geni eksprese olmaz dolayısıyla telomeraz aktivitesi görülmez (ya da çok az görülür).  Kanser hücrelerinde ise hTERT geni çok aktiftir ve telomeraz enzim aktivitesi çok yüksektir. Böylece telomer uzunlukları korunur ve kanser hücreleri ölümsüz olarak yaşamlarını sürdürebilirler.  Kanser hücrelerinin sonsuz bölünme yeteneği (ölümsüzlüğü); bu geri kazanılmış telomeraz aktivitesinden kaynaklanmaktadır.  Somatik hücrelerin çoğunda, embriyonik dönemde hTERT’in transkripsiyonu baskılandığından, telomeraz aktivitesi izlenmemektedir. Ancak tümörlerin %90’ında yüksek düzeyde telomeraz aktivitesi saptanmaktadır  Tümör gelişimi sürecinde, telomeraz aktivitesindeki artışta farklı mekanizmaların rol oynadığı düşünülmektedir; ancak somatik hücrelerde inaktif durumdaki enzimin reaktive olarak aktif forma mı geçtiği yoksa kök hücre ya da öncü hücrelerdeki enzimin aktivitesindeki belirgin artış sonucu yüksek bir düzeye mi ulaştığı henüz kesin olarak bilinmemektedir 11

TELOMER FONKSİYON BOZUKLUĞU  Replikatif yaşlanmaya bağlı izlenen telomerik kısalma, t-loop yapısı ve telomerik proteinlerin harabiyeti veya regülasyonundaki bozukluk, telomerik disfonksiyona yol açmaktadır.  Yaşlanmanın, genetik ve çevresel faktörlerinin telomer disfonksiyonuna neden olduğu yeni yeni anlaşılmaktadır.  Hücreler disfonksiyonel telomerlere cevap olarak yaşlanmaya veya apopitozise gidebilir ya da genomik kararsızlık gelişir. 12

13 Telomerik kısalma T-loop yapısındaki bozukluk Telomerik protein bozukluğu veya Regülasyon bozukluğu Telomerik Disfonksiyon Apoptozis Genomik kararsızlık Yaşlanma

Telomerazın birinci bileşeni : ‡Telomerazın birinci bileşeni hTERT, telomerin sonunda bulunan tek iplikli bir çıkıntıdır. hTERT, ikinci telomeraz bileşenine bağlanmada şablon oluşturarak telomerin uzamasını katalizler. TELOMERAZ Telomerazın ikinci bileşeni : ‡Telomerazın ikinci bileşeni hTR, replikasyon için kalıp oluşturmada görevlidir. Yaklaşık olarak 445 nükleotid uzunluğundadır. 445 nükleotidin içinde 11 nükleotitlik CAAU CCCAAU C tek temel sekans bulunur. Bu sekans, telomerlerin sonunda bulunan TT AG G G nükleotid sekansı için binding-site görevini görür. Telomeraz hücrelerimizde telomerlerin uzamasını katlazlayan doğal bir enzimdir. Telomeraz kendisinin hücrede aktiv olması için iki bileşen ihtiva eder. Sonuç olarak telomeraz telomerlerin sonlarına eklenerek net telomer uzunluğunun korunmasını sağlar. Telomeraz hücrelerimizde telomerlerin uzamasını katlazlayan doğal bir enzimdir. Telomeraz kendisinin hücrede aktiv olması için iki bileşen ihtiva eder. Sonuç olarak telomeraz telomerlerin sonlarına eklenerek net telomer uzunluğunun korunmasını sağlar.

Figure 5-40 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Kalıp olarak kullanılan telomeraz RNA’sı Telomeraz protein “parmaklar” Telomeraz RNA’sının geri kalan kısmı “avuçiçi” telomerazın aktif bölgesi “başparmak” Yeni sentezlenen telomer DNA’sı Alberts et al., 2008 mavi: hTER yeşil: hTERT TELOMERAZ

 Germ line hücreleri (üreme hücreleri;yumurta ya da sperm hücreleri)  Embriyonik kök hücreler,  Tek hücreli ökaryotlar,  Kanser hücrelerinde aktif olarak bulunurlar.  Telomeraz enziminin aktivitesini somatik hücrelerde kaybetmiş olması evrimsel bir avantajdır. Bu mekanizma hücreleri kanser hücrelerine transforme olma ve aşırı proliferasyona bağlı bozukluklardan korumaktadır. 16 TELOMERAZ

Telomeraz, kansere karşı kullanılan ilaçlar için ideal bir hedef olabilir. Telomeraz etkinliğini engelleyen ilaçlar; telomer boylarını kısaltarak ve kanser hücrelerini yaşlandırarak ölmelerini sağlayabilir. İnsanın somatik hücrelerinde telomeraz aktivitesi bulunmadığı için böyle bir tedavi, kanser hücrelerine özgü olabilir ve günümüzde kullanılan kanser ilaçlarına göre de toksik etkisi daha düşük olacaktır. İn vitro da yapılan çalışmalarda, antitelomeraz maddeler uygulanan tümör hücrelerinin telomer dizilerini kaybettiği ve yaklaşık 25 hücre bölünmesinin ardından öldüğü gözlemlenmiştir. 17 BEKLENTİLER

SORULAR TEŞEKKÜRLER…

Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Ehime University School of Medicine, Shitsukawa, Shigenobu-cho, Onsen-gun, Ehime , Japan 10 October 2000 A.G. Bodnar, et al., "Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells," Science, 279(5349):349-52, 16 January [Geron Corp., Menlo Park, CA; U Texas Southwest. Med. Ctr., Dallas] *YT158 Department of Molecular Biology and Genetics, Johns Hopkins University School of Medicine, 617 Hunterian Building, 725 N. Wolfe Street, Baltimore, MD 21205, USA. Parkinson GN, Lee MPH, Neidle S, "Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA," Nature 417(6891): , 20 June Source: Essential Science Indicators from Thomson Reuters. (Interview) Department of Cell Biology, The University of Texas Southwestern Medical Center, 5323 Harry Hines Boulevard, Dallas, TX , USA,2 August Shay JW and Wright WE. Hayflick, his limit, and cellular ageing. Nature Rev. pp ; KAYNAKLAR

Gilley D, Herbert BS, Huda N, Tanaka H, Reed T. Factors impacting human telomere homeostasis and age-related disease. Mechanisms of Ageing and Development 129:27-34; Hiyama K, Hiyama E, Shay JW. Chapter 1. Telomeres and Telomerase in Human. In: Telomeres and Telomerase in Cancer (ed by K. Hiyama). Springer, KAYNAKLAR