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Lexikon der Biochemie: Telomere

Telomere, DNA-Sequenzen an den 3'-Enden linearer eukaryontischer Chromosomen. Da der RNA-Primer am 5'-Ende eines diskontinuierlich synthetisierten Strangs nicht durch DNA ersetzt werden kann (der benötigte Primer hätte keine Bindungsstelle), ist für Replikation von T. ein spezieller Mechanismus notwendig (Replikation). Telomere DNA besteht aus ungefähr 1.000 Tandemwiederholungen einer artspezifischen, G-reichen Sequenz am 3'-Ende jeder DNA-Duplex. Beispielsweise bestehen die T. bei Tetrahymena aus der Wiederholungssequenz TTGGGG und beim Menschen aus TTAGGG. Diese Tandemwiederholungen werden mit Hilfe einer spezifischen Telomerase addiert, einem Ribonucleoprotein, dessen RNA-Bestandteil eine Region enthält, die komplementär zur telomeren Wiederholungssequenz ist (d.h. das Enzym selbst enthält eine RNA-Matrize). Die telomere DNA-Sequenz wird im RNA-Matrizenbereich des Enzyms (reverse Transcriptase) synthetisiert und an das 3'-Ende addiert. Die Matrizenregion wandert anschließend an das neue 3'-Ende und der Vorgang wird bis zu 1.000mal wiederholt.

Wenn die T. nicht repliziert werden würden, würde das Chromosom bei jedem DNA-Replikations-Zyklus um die Länge des RNA-Primers kürzer werden. Dadurch würden wesentliche Gene verloren gehen und die Abkömmlinge der betroffenen Zelle sterben. Zwischen der anfänglichen T.-Länge in kultivierten Zellen und der Anzahl der Zellteilungen, bis die Zellen altern, besteht eine direkte Korrelation. Patienten, die an Progerie leiden (schnelles und vorzeitiges Altern, das zum Tod in der Kindheit führt), haben anormal kurze T. Dies und andere Erkenntnisse geben Anlass zu der Vermutung, dass ein Verlust der Telomerase-Funktion in somatischen Zellen den Grund für das Altern eines multizellulären Organismus darstellt. [E.H. Blackburn Annu. Rev. Biochem. 61 (1992) 113-129]

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