Nieśmiertelność Komórek W Hodowli, Telomery I Telomeraza

Transcript

Nieśmiertelność komórek w hodowli, telomery i telomeraza Andrzej Wójcik [email protected] telomery w komórce mysiej Czy komórki w hodowli są nieśmiertelne? 1965. Leonard Hayflick odkrywa, że komórki wyizolowane z tkanki i hodowane w warunkach in vitro starzeją się i obumierają po ~50. podziale komórkowym. komórka prawidłowa około 50 podziałów skracanie telomerów starzenie I śmierć M1 śmierć limit Hayflicka Czy komórki w hodowli są nieśmiertelne? 1965. Leonard Hayflick odkrywa, że komórki wyizolowane z tkanki i hodowane w warunkach in vitro starzeją się i obumierają po 50 podziale komórkowym. komórka prawidłowa Niektóre starzejące się komórki ulegają transformacji… około 50 podziałów skracanie telomerów starzenie I śmierć limit Hayflicka M1 transformacja (wirus SV40) dalsze skracanie telomerów śmierć M2 śmierć kryzys M2: aktywacja telomerazy komórka nieśmiertelna - przemieszczenia chromosomowe - telomery śródmiąższowe Hipoteza telomerowa Joseph H. Muller Barbara McClintock (1890 - 1967) (1902 - 1992) Drosophila melanogaster Zea mays chromosomy ludzkie dicentryk Problemy z replikacją DNA schemat Polimeraza syntetyzuje nową nić począwszy od startera w kierunku 5' 3' 5' chromosom 5' 3' 3' 5' 3' kierunek replikacji 3' starter 5' nić prowadząca nowa 5' 3' nić opóźniona nowa chromosom 3' 5' 3' 5' Po każdej replikacji DNA chromosom ludzki ulega skróceniu o 50 - 100 pz Struktura telomerów 1972. E. Blackburn - telomery Tetrahymeny: (TTGGGG)n 1988. R. Moyzis - telomery ludzkie: (TTAGGG)2000 kwartet G 3' T C 5'T A G G C C G T C C 5' T A G G G T A A T T A G G G 3' wystająca nić jest bogata w guaninę hybrydyzacja in situ chromosom ludzki Funkcje telomerów • zapobieganie utraty informacji genetycznej na skutek skracania chromosomów podczas replikacji • "czapki" chroniące chromosomy przed łączeniem się z innymi chromosomami • organizacja chromatyny w jądrze komórkowym - telomery są przyczepione do zrębu jądrowego - sekwencje subtelomeryczne ułatwiają łączenie homologicznych chromosomów podczas "crossing - over" Skracanie telomerów: zegar biologiczny fibroblasty ludzkie - maksymalna liczba podziałów jest odwrotnie proporcjonalna do wieku dawcy - maksymalna liczba podziałów jest wprost proporcjonalna do długości życia gatunku - komórki posiadają wskaźnik liczby podziałów: replikometr Hayflick 1965 około 50 podziałów śmierć - 1971: Ołownikow, 1986 Cook i wsp.: replikometr rejestruje skracanie telomerów - 1998: Bodnar i wsp., aktywacja telomerazy wyłącza replikometr Telomeraza Wysoce procesywna odwrotna transkryptaza z własną matrycą odkryta przez C. Greider i E. Blackburn w Tetrahymena (1985). Telomeraza ludzka syntetyzuje in vitro setki sekwencji TTAGGG matryca RNA telomerazy telomeraza 5' 3' C U DNA 3' 5' C C C 5' G G G T T C A G A A U C C G G T T A C G A A T G G 3' Gdzie i kiedy czynna jest telomeraza? - orzęski: Tetrahymena Oxytricha Euplotes - drożdże - ludzkie komórki pnia: komórki szpiku kostnego komórki w kryptach jelita komórki rozrodcze - komórki nowotworowe - myszy: we wszystkich tkankach Telomeraza w komórkach nowotworowych • Aktywacja telomerazy jest czynnikiem niezbędnym dla nieograniczonego podziału komórki • Telomeraza jest czynna w około 90% nowotworów • A co z pozostałymi 10% ? Alternatywne mechanizmy przedłużania telomerów Rekombinacja A B C • rekombinacja prowadzi do "skokowych" przedłużeń telomerów • mechanizmem regulującym jest dysocjacja białek telomerowych