Telómeros y telomerasa / Telomere and telomerase

En vista del comentario de nuestro amigo Antonio a nuestro post sobre el ADN, hemos pensado en escribir una entrada especial en relación con el tema de la telomerasa.

Para hablar de ello tenemos que remontarnos a la base de toda biología celular: las diferencia entre organismos eucariotas y procariotas. Por norma general, los organismos procariotas tienen moléculas de DNA circulares, mientras que los eucariotas tienen moléculas de DNA lineales.

Las hebras de DNA eucariota, son lineales y por tanto tienen extremos. En el fenómeno conocido como ‘división celular’ una célula se divide en dos nuevas células. A nivel del material genético, en la  ‘replicación’, las cadenas de DNA se duplican tomando como molde la hebra antigua y cada una de las dos nuevas hebras formarán parte de las nuevas células.

Una de las nuevas hebras es formada de manera continua a partir de la hebra molde, mientras otra es formada de manera discontinua (“a trozos”).

En los extremos de esa hebra discontinua, quedan fragmentos de simple cadena. El DNA de simple cadena es muy sensible a la degradación. Por lo tanto a cada ciclo celular, la longitud de la cadena de DNA va reduciéndose. Pero, ¿puede la célula permitirse perder esos fragmentos de información?

Aquí entra en juego una estructura presente en los extremos del DNA: los telómeros. Los telómeros son fragmentos de DNA repetitivo. En humanos la secuencia de estos fragmentos es:  5′ TTAGGG 3′. Estos fragmentos aparecen repetidos unas 2000 veces en los extremos del DNA.  Esto permite que en cada ciclo de división celular, se pierdan fragmentos teloméricos en lugar de información vital para la célula. Es por tanto, el telómero la estructura ‘protectora’ que permite a la célula sobrevivir varios ciclos celulares a pesar de perder longitud de secuencia.

Telomere structure

Telomere structure

Telómeros ‘in vivo’

En 1961, Hayflick y Moorhead, determinaron que las células somáticas – células procedentes de una célula madre y que van a formar los tejidos del organismo – no crecen indefinidamente a pesar de ser cultivadas en condiciones óptimas.  Sin embargo células germinales – precursoras de los gametos – y células cancerosas sí que parecen ser ‘inmortales’.

¿A qué se deben estas diferencias? La respuesta está en un enzima: la telomerasa. La telomerasa es un enzima con actividad polimerasa  – capaz de sintetizar ácidos nucleicos –. Entra en funcionamiento en esos fragmentos de cadena sencilla de los que hablábamos antes. La telomerasa es capaz de sintetizar los fragmentos que le faltaban a la hebra discontinua, completando el DNA de doble cadena y manteniendo por tanto la longitud de la cadena en cada ciclo.

Así pues, la actividad telomerasa está implicada en los fenómenos de senescencia celular, cáncer y envejecimiento. Los telómeros van acortándose progresivamente con la edad. Hayflicks ya observó como las células somáticas de un recién nacido pueden dividirse unas 100 veces antes de morir, mientras las de una persona adulta pueden entre 20 y 24 veces.

***Algunos datos importantes acerca del fenómeno de la replicación que hemos omitido, los encontrareis mejor explicados en nuestra entrada: La replicación del ADN.


In response to our friend Antonio’s comment in our DNA entry, we want to write this special entry related to ‘telomerase’.

To talk about this topic we have to go back to the basis of all cellular biology: the differences between eukaryotic and prokaryotic organisms. Generally, prokaryotic organisms have circular DNA molecules and eukaryotic organisms have linear DNA molecules.

Eukaryotic DNA strands are linear, therefore they have ends. In cellular division one cell divides in two new cells. DNA strands double taking old strand as guide and each new DNA strand will be in each new cell.

One of these new strands are made in a continuous way while the other is discontinuously made.

In the ends of these new discontinuous DNA strand remain single strand DNA, which is very sensitive to degradation. Therefore in each cellular cycle, the length of the DNA strand is decreasing. However, could the cell survive loosing these information fragments?

There takes part a structure present in DNA ends: the telomere. The telomeres are repetitive DNA fragments. In humans the sequence of these fragments is: 5′ TTAGGG 3′. These fragments are about 2000 times repeated in DNA ends. This allows that in each cellular division cycle we lose telomeric DNA instead of vital information for the cell.  The telomere is then the protective structure that allows the survival of the cell after several cellular cycles.

In 1961, Hayflick and Moorhead determinated that somatic cells – cells from stem cells – do not grow indefinitely  even being cultivated in optimal conditions. However, germinal cells – precursors of gametes – and cancerous cells seem to be immortal.

Which is the cause of these differences? The answer is the telomerase enzyme. Telomerase is an enzyme with polymerase activity – capable of synthesizing nucleotides in DNA strand. It becomes active in those single strand fragments we talked about before. The telomerase is capable of synthesizing missing fragments of the discontinuous strand, finishing double stranded DNA and keeping the length in each cycle.

So, telomerase activity is involved in cellular senescence, cancer and aging. Telomeres become shorter progressively with the age. Hayflicks observed that newborn somatic cells can divide about 100 times before dying. Adult somatic cells just can divide between 20 and 24 times.

***Some important data about DNA replication have been omitted. You will find them explained in our entry: DNA replication.

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