تشريح-معجم

التيلوميرات

تعريف

التيلوميرات هي جزء من كل حمض نووي. هم في نهايات الكروموسومات ولا يقومون بأي حال من الأحوال بتشفير الجينات. على عكس بقية الكروموسوم ، لا تحتوي التيلوميرات على دنا مزدوج الشريطة. وهي متوفرة كخيط واحد.

على عكس بقية الحمض النووي ، فإنها أيضًا لا تُظهر تباينًا كبيرًا في ترتيب القواعد ، ولكنها تتكون من تكرار تسلسل القاعدة. هذا مهم لأداء وظيفتهم.

تتسبب التسلسلات المتكررة في أن تلتف تيلوميرات الكروموسوم بطريقة لا تسمح للإنزيم بمهاجمة نهاية الكروموسوم. مع كل دورة خلوية هناك تقصير في التيلوميرات بسبب تكاثر الخلايا.

التعقيدات التشريحية للتيلوميرات

يتكون كل كروموسوم من شريطين من الحمض النووي يعملان في اتجاهات مختلفة ، وهو ما يسمى بالاتجاه المعاكس. على كل جانب من خيط DNA يوجد تيلومير في نهايته. وبالتالي ، اعتمادًا على دورة الخلية ، يوجد إما اثنان أو أربعة تيلوميرات لكل كروموسوم. في المجموع ، هناك إما 96 أو 192 تيلوميرًا لكل خلية مع 46 كروموسومًا.

إذا انتهت خيوط الحمض النووي ببساطة بشكل أعمى ، فسيعطي هذا الفرصة لبروتينات مختلفة لمهاجمة الحمض النووي. على عكس جزء كبير من الحمض النووي ، لا تحمل التيلوميرات أي معلومات مهمة لوظيفة الخلايا.

بدلاً من ذلك ، هناك تسلسل أساسي في التيلوميرات يتكرر مرارًا وتكرارًا. يتكون هذا التسلسل من ست قواعد ويحتوي على الجوانين ثلاث مرات والأدينوزين مرة واحدة والثيمين مرتين. يؤدي هذا التسلسل المتكرر في النهاية إلى قواعد تيلومير تشكل أزواجًا أساسية مع بعضها البعض. يؤدي هذا إلى طي النهايات ولم تعد التيلوميرات موجودة كخيط واحد ، ولكن كملف. ومع ذلك ، لكي تتكاثر الخلايا أثناء التكاثر ، من الضروري أن تتكشف التيلوميرات المطوية.

ما هي وظائف التيلوميرات؟

التيلوميرات أساسًا لها دوران. من ناحية ، فهي مهمة أثناء دورة الخلية العادية أو أثناء مرحلة G0. توجد الإنزيمات داخل الخلايا التي تكسر الحمض النووي باستمرار. يعمل هذا من ناحية على درء المتسللين ، ولكنه من ناحية أخرى غير مرغوب فيه أيضًا. هذا يشكل مشكلة كبيرة للحمض النووي الطبيعي لنواة الخلية ويمكن أن يؤدي إلى أحداث غير مرغوب فيها.

لمنع حدوث ذلك ، يوجد تيلومير ، على جانب واحد في نهاية كل خيط من الحمض النووي. نظرًا لأن التيلومور يتكون من تسلسلات أساسية لا ترمز للبروتينات ، فإن هذا وحده هو حماية للحمض النووي المشفر ، حيث يتم تفكيكه أولاً. علاوة على ذلك ، من خلال طي التيلوميرات ، تجد الإنزيمات المهينة للحمض النووي صعوبة في العثور على نقطة يمكن عندها بدء تدهورها عن طريق تجعيد نهاية الحمض النووي الحر.بالإضافة إلى ذلك ، توفر التيلوميرات المطوية مواقع ربط لبروتينات خاصة. هذه البروتينات كبيرة نسبيًا من أجل إحاطة نهاية الحمض النووي بشكل وقائي.

من ناحية أخرى ، فإن التيلوميرات مهمة أثناء النسخ المتماثل ، أي أثناء تكرار الحمض النووي. نظرًا للهيكل ، لا يمكن للإنزيمات المسؤولة أن تبدأ في مضاعفة الحمض النووي في نهاية خيط DNA. نتيجة لذلك ، يحدث فقدان للأزواج الأساسية مع كل دورة ويتم تقصير الكروموسومات باستمرار. حتى لا يؤدي هذا إلى فقدان مبكر لأوانه لأجزاء الحمض النووي الأساسية ، فإن التيلوميرات تقع في النهايات. فهي لا تحمل أي معلومات مهمة وراثيا ويمكن أن تنجو من فقدان بعض القواعد دون أي مشاكل.

يمكن أن يكون هذا الموضوع موضع اهتمامك أيضًا: وظائف نواة الخلية

أمراض التيلوميرات

يمكن أن يكون للتيلوميرات آثار خطيرة. في حالة حدوث مثل هذا التأثير اللاحق ، عادة ما يكون تلف ترميز الحمض النووي للبروتينات هو السبب.

غالبًا ما يحدث مرض التيلوميرات بسبب نقص في مجمعات البروتين (مأوى) ، التي تقع حول التيلوميرات ، أو التي يسببها إنزيم التيلوميراز. هذا يعزز الاضطراب الهيكلي من خلال تقليل الحماية.

نظرًا للعدد الكبير نسبيًا من الكروموسومات ، لا يمكن الاعتماد على فئة من الأمراض في مرض التيلوميرات. هذا يعني أن العديد من الأعضاء المختلفة يمكن أن تتأثر.

تيلوميروباث

يستخدم مصطلح تيلوميروباث للأمراض التي تحدث بسبب التيلوميرات التالفة. عادة ما يستخدم مرض التيلومير كمصطلح مكافئ. نظرًا للسبب الذي لا رجعة فيه لهذه الأمراض ، فإن جميع اعتلالات التيلوميروبات ستكون مزمنة.

في التيلوميروباتي ، عادةً ما يتم تقصير التيلوميرات إلى الحد الذي يتم فيه مهاجمة الحمض النووي اللاحق بسبب نقص إنزيم التيلوميراز أو البروتينات التي تشكل مجمع المأوى. في بعض الأحيان يتأثر ترميز الحمض النووي للبروتينات ، لذلك يمكن الشعور بالضرر في الجسم.

تشمل اعتلالات التيلوميروبات عددًا كبيرًا من الأمراض التي لا تقتصر على اعتلالات التيلوميروبات. هذا يعني أن الأعراض متنوعة للغاية وغالبًا ما يكون لها أسباب أخرى. تختلف شدة المرض أيضًا اختلافًا كبيرًا ويمكن أن يكون المسار المزمن مع الأعراض قويًا أو ضعيفًا.

تشمل اعتلالات التيلومير الأكثر شيوعًا الالتهاب الرئوي وتليف الكبد أو فقر الدم وتلف نخاع العظام.

ما هو الدور الذي تلعبه التيلوميرات في الشيخوخة؟

مع تقدمنا في العمر ، تستمر حاجة جسم الإنسان لخلايا جديدة. من بين أمور أخرى ، هذا ضروري للحفاظ على العمليات في الخلايا الفردية للأعضاء المختلفة.

يتم إنشاء هذه الخلايا الجديدة عن طريق انقسام الخلايا (الانقسام المتساوي) كجزء من دورة الخلية. قبل الانقسام ، تتضاعف كل عضيات الخلية وكل الحمض النووي. هذه العملية تسمى النسخ المتماثل. هناك إنزيمات محددة في كل خلية لهذا الغرض. ومع ذلك ، نظرًا لبنيتها ، لا يمكن للأنزيمات المسؤولة أن تبدأ في مضاعفة الحمض النووي في نهاية كل خيط DNA.

نتيجة لذلك ، يحدث فقدان للأزواج الأساسية مع كل دورة ويتم تقصير الكروموسومات باستمرار.

تقع التيلوميرات في النهايات بحيث لا يؤدي ذلك إلى خسارة مبكرة لشرائح الحمض النووي المهمة. فهي لا تحمل أي معلومات مهمة وراثيا ويمكن أن تنجو من فقدان بعض القواعد دون أي مشاكل. لكن مع تقدم العمر ، تقل التيلوميرات عن طول معين ، وهو أمر خطير ومن المحتمل أن يكون مرتبطًا بالضرر.

هذا يؤدي إما إلى توقف دورة الخلية بشكل لا رجعة فيه ، أو الشيخوخة ، أو إلى الموت المخطط للخلية. وهكذا يفقد الجسم باستمرار قدرته على التجدد ويشيخ.

يمكن أن تكون مقالتنا التالية تهمك أيضًا: عملية الشيخوخة

ما هو الدور الذي يلعبونه في تطور السرطان؟

يمكن أن تلعب التيلوميرات أيضًا دورًا أساسيًا في تطور السرطان. ومع ذلك ، في كثير من الأحيان ، يكون سبب الإصابة بالسرطان هو حدوث طفرة في شريطة الحمض النووي. لكن في تطور السرطان ، يلعب التقصير دورًا كما هو الحال في الشيخوخة.

مع التيلوميرات الأقصر ، من المرجح أن يتطور السرطان. والسبب في ذلك هو احتمال أكبر أن يتم مهاجمة جزء من الشريط المزدوج للحمض النووي الذي يقوم بترميز البروتينات ويحتوي على الجينات. عامل الخطر لهذا هو التيلوميرات القصيرة الموجودة بالفعل منذ الولادة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المستويات المنخفضة من إنزيم التيلوميراز ومركب بروتين المأوى تجعله أكثر احتمالا. تلعب التيلوميرات أيضًا دورًا مهمًا في السرطان الموجود مسبقًا.

في سياق تنكس الخلايا ، هناك زيادة في نمو الخلايا وزيادة انقسام الخلايا. هذا يؤدي إلى تقصير أسرع للتيلوميرات ، مما يجعل المزيد من الانحطاط أكثر احتمالا. تحاول الخلية أن تتفاعل مع هذا من خلال آليات مختلفة ، لكن هذا نادرًا ما ينجح في الخلايا السرطانية.

ما هو تيلوميراز؟

التيلوميراز هو إنزيم يحدث في كل خلية بشرية ، ولكن لا يمكن اكتشافه في جميع الخلايا. ينشط التيلوميراز بشكل خاص في الخلايا التالية:

خلايا نخاع العظم
الخلايا الجذعية
خلايا السلالة الجرثومية (سلائف الحيوانات المنوية وخلايا البويضات)
الخلايا الجنينية

يحدث بشكل رئيسي في نواة الخلية ، حيث يوجد موقع عملها. تتمثل المهمة الرئيسية للإنزيم في تقليل الفقد الأساسي لتيلوميرات الحمض النووي في نهاية الكروموسومات أثناء النسخ المتماثل. هذا أمر ضروري ، لأنه بخلاف ذلك مع كل انقسام خلوي ، يؤدي فقدان الحمض النووي بشكل كبير نسبيًا ، بسبب البنية ، إلى تقليل العمر الافتراضي للخلايا.

إنه أحد الإنزيمات القليلة التي لها وظيفة النسخ العكسي لهذا الغرض. هذا يعني أنه يمكن أن يولد خيطًا جديدًا من الحمض النووي من خيط RNA ، وهو في الواقع نسخة من الحمض النووي.

لا تمتلك بقية إنزيمات الجسم البشري هذه الوظيفة. لهذا ، يتكون الإنزيم تيلوميراز من جزء صغير من الحمض النووي الريبي ، والذي يعمل كقالب للقسم الجديد من الحمض النووي. للقيام بذلك ، يستفيد الإنزيم من حقيقة أن التسلسل يحدث بشكل متكرر على التيلوميرات. التسلسل الأساسي للـ RNA مكمل لهذا التسلسل المتكرر. يضاف الخيط الجديد من الحمض النووي إلى نهاية التيلومير.

هل يمكن أن يؤثر النظام الغذائي على التيلوميرات؟

من المعترف به من قبل بعض المهنيين الطبيين والباحثين أن النظام الغذائي يؤثر على التيلوميرات. تم بالفعل إجراء العديد من الدراسات حول هذا الموضوع ، لكن بعضها مثير للجدل.

يجب أن يزيد النظام الغذائي الصحي من نشاط التيلوميراز ، بحيث يحدث تقصير التيلوميرات أثناء الانقسام الخلوي بمعدل أبطأ. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون التيلوميرات قادرة على الإطالة بسبب النشاط العالي للإنزيم تيلوميراز.

يجب أن يعتمد النظام الغذائي على المنتجات النباتية كلما أمكن ذلك. إن تناول كميات كبيرة من الفيتامينات ، التي تقاوم الإجهاد التأكسدي في الخلايا ، مهم أيضًا للتأثير على التيلوميرات من خلال النظام الغذائي. ينتج عن هذا ضرر أقل لشريط الحمض النووي المزدوج. يقال أيضًا أن أحماض أوميغا 3 الدهنية ، المتوفرة بكثرة في الأسماك الزيتية ، لها تأثير إيجابي.

كما هو الحال مع جميع التكهنات عمليًا ، بالإضافة إلى النظام الغذائي ، فإن التمارين الرياضية وقلة النشاط البدني لها أيضًا تأثير إيجابي على طول التيلوميرات ، ولهذا السبب يجب الانتباه إلى ذلك.

يمكنك قراءة المزيد من المعلومات التفصيلية حول هذا الموضوع تحت: مكافحة الشيخوخة والتغذية