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Lexikon der Biologie

Telomerase

Telomerase w, telomere terminal transferase, DNA-Polymerase, die durch Anpolymerisation bestimmter, sich wiederholender Oligonucleotidsequenzen an die Enden von Chromosomen (Telomere) die Verkürzung der Chromosomen nach jedem Replikationsschritt verhindert. Gut charakterisiert ist die aus Tetrahymena thermophila (Hymenostomata) isolierte Telomerase, ein Ribonucleoprotein-Komplex (Ribonucleoproteine), bei dem sowohl der Protein- als auch der RNA-Anteil für die enzymatische Aktivität essentiell ist. Die RNA der Telomerase (im Fall von Tetrahymena 159 Nucleotide lang, sog. 159-RNA; vgl. Abb. ) enthält eine interne Sequenz, die Komplementarität zu den telomeren Oligonucleotidsequenzen aufweist. Dieser RNA-Bereich dient als Matrize für die Polymerisation weiterer Oligonucleotidsequenzen (beim Menschen repetitive TTAGGG-Sequenzen) an das 3'-OH-Ende des Folgestrangs und sorgt damit für eine Verlängerung der Chromosomen, die im Gleichgewicht mit der während der Replikation erfolgenden Verkürzung steht. Die Telomerase synthetisiert DNA, indem sie ihre eigene RNA als Vorlage benutzt. Die Aktivität der Telomerase ist in Keimzellen ständig vorhanden, während sie mit zunehmendem Alter in Somazellen nicht mehr nachweisbar ist. Die meisten menschlichen Zellen replizieren ohne Aktivität der Telomerase, so daß sie schrittweise die DNA-Wiederholungen verbrauchen, die in der früheren Entwicklungsphase aufgebaut wurden. Die Bedeutung der Telomerase ist vor allem im Zusammenhang mit Tumorzellen (Krebs), die sich durch eine hohe Telomerase-Aktivität auszeichnen, und biologischen Alterungsprozessen (Altern) Gegenstand der molekularbiologischen Forschung. Im Gegensatz zu sich fortwährend teilenden Tumorzellen nimmt in sich normal entwickelnden Somazellen die Telomerase-Aktivität mit zunehmendem Alter ab, wobei Zellen absterben, sobald ihre Chromosomen eine kritische Telomerenlänge erreicht haben. Tumorzellen zeichnen sich jedoch durch eine hohe Telomerase-Aktivität aus. Experimente, in denen durch gentechnische Verfahren Zellinien oder Organismen mit einer erhöhten oder verminderten Telomerase-Aktivität hergestellt wurden, dienen der Erforschung der genauen Funktion von Telomeren und Telomerase. Weitere Erkenntnisse erhofft man sich von Studien an dem Protein Pif1p, das eine indirekte Hemmung der Telomerase bewirkt. Es scheint eine Trennung von Chromosomenenden und Telomerase herbeizuführen.
Um Alterungsprozesse von Zellen aufzuhalten, haben Wissenschaftler versucht, die Telomerase durch „Gen-Einschleusung“ künstlich zu exprimieren. Nach der Entfernung des Gens blieben die Zellen jedoch unvermindert teilungsfähig. In den Zellen waren sowohl das Krebs-Gen c-myc als auch das ursprünglich stillgelegte Telomerase-Gen aktiviert worden. Wichtige zelluläre Regelkreise waren durch das unplanmäßig aktive Enzym durcheinander geraten, was eine Krebsentstehung begünstigen könnte. Mauriceville-Plasmid, RNA-Welt.



Telomerase

Tetrahymena-Telomerase
Der zur telomeren Sequenzwiederholung komplementäre Bereich der 159-RNA dient als Matrize für die Verlängerung der Chromosomenenden durch die Telomerase.

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