تشريح-معجم

التيلوميرات

تعريف

التيلوميرات هي جزء من كل DNA. 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 ، فهي أيضًا لا تتمتع بتنوع كبير في ترتيب القواعد ، ولكنها تتكون من تكرار تسلسل القاعدة. هذا مهم لأداء وظيفتهم.

بسبب التسلسل المتكرر ، تلتف تيلوميرات الكروموسوم بطريقة لا تسمح للإنزيم بمهاجمة نهاية الكروموسوم. مع كل دورة خلوية يوجد 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. يقع التيلومير في نهاية كل جانب من خيط DNA. 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 ، فإن هذا سيعطي بروتينات مختلفة الفرصة لمهاجمة الحمض النووي. على عكس جزء كبير من الحمض النووي ، فإن التيلوميرات لا تحمل 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 اقتران قاعدة التيلومير 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 أخرى ، 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 يمثل 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 DNA. نظرًا لأن التيلومور يتكون من متواليات أساسية لا ترمز للبروتينات ، فإن هذا وحده هو حماية للحمض النووي المشفر ، حيث يتم تفكيكه لأول مرة. علاوة على ذلك ، من خلال طي التيلوميرات ، تجد الإنزيمات المهينة للحمض النووي صعوبة في العثور على نقطة يمكن عندها البدء في تحللها 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 التكاثر ، أي أثناء مضاعفة الحمض النووي. نظرًا لتركيبها ، لا يمكن للأنزيمات 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: مهام 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 (المأوى) ، التي تقع حول التيلوميرات ، أو التي يسببها إنزيم التيلوميراز. هذا يشجع على تعطيل الهيكل 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. بسبب السبب الذي لا رجعة فيه لهذه الأمراض ، فإن جميع اعتلالات التيلوميروبات ستكون مزمنة.

في التيلوميرات ، عادة ما يتم تقصير التيلوميرات إلى حد أن الحمض النووي اللاحق يتعرض للهجوم بسبب نقص إنزيم التيلوميراز أو البروتينات التي تشكل مجمع المأوى. في بعض الأحيان يتأثر الحمض النووي الذي يرمز للبروتينات ، لذلك يمكن الشعور بالضرر في الجسم.

تشمل اعتلالات التيلوميرات عددًا كبيرًا من الأمراض التي لا تخص اعتلالات التيلوميروبات تحديدًا. 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 حالات اعتلال 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 والحمض النووي بأكمله. هذه العملية تسمى النسخ المتماثل. توجد إنزيمات محددة لهذا في كل خلية. 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. ولكن 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 طفرة داخل خيط 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 ، من المرجح أن تكون المستويات المنخفضة من إنزيم التيلوميراز ومركب بروتين المأوى. تلعب التيلوميرات أيضًا دورًا مهمًا في السرطان الموجود مسبقًا.

مع تدهور 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 أن هذا هو مكان 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 الفقد الكبير نسبيًا للحمض النووي بسبب البنية إلى تقليل عمر الخلايا.

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 الإنزيمات في جسم الإنسان 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؟

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

يقال إن النظام الغذائي الصحي يزيد من نشاط التيلوميراز بحيث يحدث تقصير التيلوميرات أثناء انقسام الخلايا بمعدل أبطأ. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون التيلوميرات قادرة على الإطالة بسبب النشاط العالي للتيلوميراز.

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 ، الموجودة بكثرة في الأسماك الدهنية ، لها تأثير إيجابي.

كما هو الحال مع جميع التكهنات عمليًا ، بالإضافة إلى النظام الغذائي ، فإن ممارسة الرياضة ونشاط بدني أقل لها تأثير إيجابي على طول التيلوميرات ، ولهذا السبب يجب الانتباه إلى ذلك.

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