Salute e malattia
La telomerasi è un enzima polimerasi presente nelle cellule che produce sequenze di DNA dei telomeri (un complesso protettivo speciale all'estremità dei cromosomi). La telomerasi è attiva durante l'embriogenesi (formazione e sviluppo dell'embrione) fino alla differenziazione embrionale; nelle cellule germinali maschili (cellule riproduttive sessuali), nei linfociti attivati (un tipo di globulo bianco) e in alcune cellule staminali (cellule non specializzate che possono produrre cellule specializzate specifiche); e in circa il 90% delle cellule cancerose. In futuro, la capacità di regolare l'attività della telomerasi potrebbe essere utilizzata per rallentare l'invecchiamento e trattare le malattie legate all'età e il cancro.
I telomeri sono molto simili agli aglet, i rivestimenti di plastica dura alle estremità dei lacci delle scarpe. Come gli aglet, i telomeri impediscono ai cromosomi di "sfilacciarsi". Impediscono anche ai cromosomi di fondersi tra loro alle estremità e di ricombinarsi. Sfilacciamento, fusione estremità-a-estremità e ricombinazione possono tutti causare la morte prematura delle cellule. I telomeri umani sono lunghi circa 10.000 nucleotidi (sostanze chimiche di cui è fatto il DNA). Ogni volta che una cellula si replica, i telomeri alle estremità dei cromosomi della cellula si accorciano leggermente. I giovani hanno telomeri lunghi sui loro cromosomi; con l'invecchiamento, i telomeri si accorciano. Quando i telomeri diventano abbastanza corti, la cellula non può più replicarsi e alla fine muore. Questo è importante perché più volte una cellula si replica, maggiore è la possibilità che errori vengano introdotti nel DNA cellulare, che possono infine causare malattie.
La telomerasi produce le lunghe sequenze ripetute di TTAGGG che compongono un telomero all'estremità di un cromosoma. Nel 1985, Greider e Blackburn identificarono il primo enzima telomerasi sulla rivista Cell. L'enzima ha due parti principali: un pezzo di RNA telomerico e un pezzo di trascrittasi inversa telomerica. L'attività della telomerasi è regolata a molti livelli, inclusa la trascrizione (sintesi di RNA messaggero da un modello di DNA), lo splicing dell'RNA messaggero, e la maturazione e modifica di hTERT (una proteina catalitica con attività di trascrittasi inversa) e hTERC (il componente RNA funzionale della telomerasi). In laboratorio, la telomerasi umana può essere attivata coesprimendo hTERT e hTERC; tuttavia, nell'organismo, la creazione di telomerasi completamente funzionale e la sua successiva attività è probabilmente un processo a più fasi che coinvolge molti altri componenti e proteine.
Senza la telomerasi che produce telomeri per proteggere le estremità dei nostri cromosomi, non potremmo riprodurci. Sarebbe difficile per il nostro corpo combattere le malattie e le nostre cellule non avrebbero un segnale per smettere di replicarsi e potrebbero iniziare a replicare errori che potrebbero renderci malati. Le cellule potrebbero erroneamente identificare il DNA come danneggiato e attivare proteine di risposta al danno del DNA (che portano infine alla disintegrazione cellulare) quando non sono necessarie.
Sia i tumori benigni che maligni (cancro) mostrano attività della telomerasi. La telomerasi è attiva in circa il 90% dei 2600 campioni di tumori umani esaminati fino a oggi. Si ritiene che l'attività della telomerasi sia legata all'immortalità delle cellule tumorali. Mentre le cellule tumorali si replicano, l'attività della telomerasi impedisce ai telomeri sui cromosomi di accorciarsi, permettendo alle cellule tumorali di replicarsi indefinitamente.
Attualmente, gli scienziati stanno studiando come funziona la telomerasi nelle cellule sane e in quelle cancerose. Alcuni ritengono che una comprensione più completa del funzionamento della telomerasi potrebbe essere utilizzata per rallentare il processo di invecchiamento, trattare le malattie da invecchiamento precoce e curare il cancro.
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