Telomerase | ||
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Bezeichner | ||
Externe IDs |
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Enzymklassifikation | ||
EC, Kategorie | 2.7.7.49, Nukleotidyltransferase | |
Substrat | DNA | |
Produkte | Telomere der DNA |
Die Telomerase ist ein Enzym des Zellkerns, welches aus einem Protein- (TERT) und einem langen RNA-Anteil (TR) besteht. Die Telomerase wurde 1985 von den beiden Forscherinnen Elizabeth Blackburn und Carol Greider in dem Wimpertierchen Tetrahymena entdeckt.[1] Sie wurden dafür 2009 mit dem Paul-Ehrlich-Preis und, zusammen mit Jack W. Szostak, mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet. Das Enzym ist eine reverse Transkriptase, welche den RNA-Anteil als Matrize verwendet. Reverse Transkriptasen dürften noch aus der alten RNA-Welt stammen und sind die einzige Konstante in allen Retroelementen. Man nimmt heute an, dass sie retroviralen Ursprungs sind.[2]
Das Enzym stellt die Endstücke der Chromosomen, die so genannten Telomere, wieder her. Bei jeder Zellteilung geht ein Stück (ca. 100 Nukleotide) der Telomere verloren. Die Telomerase verhindert in bestimmten Zellen durch die Wiederherstellung der Telomere, dass die Chromosomen mit jeder Zellteilung kürzer werden und umgeht so das End-Replikationsproblem. Dieses entsteht, da die DNA-Polymerase DNA nach Bindung von Primern von 5' nach 3' repliziert. Da die Primer aus RNA bestehen, werden diese nach der Replikation wieder durch eine RNase H aus dem neuen DNA-Strang entfernt und die Lücke mit Hilfe der Polymerase I durch Desoxynukleotiden gefüllt. Die entstandenen Fragmente werden anschließend durch eine DNA-Ligase verknüpft. Da dies an den Enden nicht möglich ist und der Primer nur entfernt wird, geht ein Teil der Information verloren und die Enden werden somit ohne Telomerase bei jeder Replikation verkürzt.
Die Länge der Telomere ist vom Organismus abhängig. Bei Menschen beträgt die Länge etwa 10 kb (Kilobasen), nach mehreren Zellteilungen (etwa 50–100) kann eine Länge von ca. 4–6 kb erreicht werden. Danach geht die Zelle in die Ruhephase über und teilt sich nicht mehr.
In den meisten normalen Zellen ist die Aktivität der Telomerase nicht nachweisbar. Aktiv ist die Telomerase nur bei einzelligen Organismen sowie in Zellen der Keimbahn (siehe auch Keimzelle), Embryonalzellen (= embryonale Stammzellen), Stammzellen sowie bei bestimmten Arten von Immunzellen bei mehrzelligen Organismen.
Die Telomerase ist außerdem aktiv in Krebszellen und verhilft ihnen dadurch dazu, sich unendlich oft zu teilen und im Körper zu wuchern. Nicht entartete Zellen können sich nur einer bestimmten Anzahl von Zellteilungen unterziehen (sogenannte Hayflick-Grenze).
Die Enzymaktivität der Telomerase lässt sich durch die TRAP-Methode feststellen.