Telomer
Telomeráz
Telomerek
a lineáris kromoszómák végei
Repetitív DNS szekvencia, TTAGGG gerincesekben Speciális telomerkötő fehérjék
Telomer méret
Telomer-3D
lineáris?
A telomerek szerkezete: t &D hurok
t hurok
D hurok
A telomerek szerkezete: telomerkötő fehérjék
emlékeztető: ATM (ataxia telangiectasia mutated)
Az ataxia telangiektázia tünetei. Az ATM protein a DNS károsodás
detektálásában játszik szerepet.
A Telomerek funkciója kromoszómavégek védelme: rekombinációtól más kromoszómával fúziótól nukleáz degradációtól természetes kromoszómavégek/ kettősszálú DNS törés lineáris DNS vég replikáció
A Telomerek funkciója a telomerek segítségével a sejt megkülönbözteti a természetes lineáris kromoszómavégeket a kettősszálú DNS töréstől X
SEJT CIKLUS STOP! DNS JAVÍTÁS VAGY APOPTÓZIS!
Homológ rekombinációs repair/ NHEJ
emlékeztető: G1/S ELLENŐRZŐ PONT
SEJT CIKLUS STOP! DNS JAVÍTÁS VAGY APOPTÓZIS!
emlékeztető: A LÁNCTÖRÉSEK REPARÁCIÓJA Mindkét lánc törése esetén két különböző reparációs enzimrendszer is kijavíthatja a törést: A TÖRÖTT RÉSZEK DIREKT ÖSSZEILLESZTÉSE (NHEJ, NON HOMOLOGOUS END JOINING) során bármely két törött láncvég
összeligálható, hiba esetén transzlokációt eredményezhet (pl. Philadelphia kromoszóma krónikus mieloid leukémiában).
HOMOLÓG REKOMBINÁCIÓ során a törött részek az intakt leánykromatida (G2-ben), vagy a homológ kromoszóma (G1-ben) alapján javítódnak ki. A homológ rekombinációban szerepet játszik a
BRCA-1 & a BRCA-2 gén, mutációik mellrákra hajlamosítanak.
A Telomerek funkciója Megakadályozzák a kromoszómák NHEJ általi fúzióját! NHEJ McClintock, 1936 FUSION BRIDGE Mitózis BREAKAGE Fúzió-híd-törés ciklusok Genomikus instabilitás Sejthalál vagy rákképzódés
1960 -- Leonard Hayflick : a sejtosztódásokat számláló mechanizmus feltételezése
A Telomerek”biológiai óra” funkciója: a sejtosztódások (replikációk) számlálása Telomeres shorten from 10-15 kb (germ line) to 3-5 kb after 50-60 doublings (average lengths of TRFs)
Telomere Length (humans)
20
10
Cellular senescence is triggered when cells acquire one or a few critically short telomeres.
Normal Somatic Cells (Telomerase Negative)
Cellular (Replicative) Senescence
Number of Doublings
A kromoszómavégek replikációs problémája: a telomerek rövidülnek minden S fázissal! Watson, 1972 5' 3'
3' 5'
3'
5'
3'
5'
5'
DNA replication is bidirectional Polymerases move 5' to 3' Requires a labile primer
Ori
Each round of DNA replication leaves 50-200 bp DNA unreplicated at the 3' end
A kromoszómavégek replikációs problémája: a telomerek rövidülnek minden S fázissal! 5' 3'
3' 5'
3'
5'
3'
5'
5'
Ori
TESTI SEJT
Three check points: Replicative senescence: ~5kbp Crisis: ~1-3kbp Telomere uncapping: any length
IVARSEJTVONAL
HOGYAN OLDJÁK MEG A ”HALHATATLAN” SEJTEK A KROMOSZÓMAVÉGEK REPLIKÁCIÓS PROBLÉMÁJÁT?
TELOMERÁZ
TELOMERÁZ hTERT hTR
hTR-t TERCnek is hívják (telomerase RNA component).
TELOMERÁZ
Telomeráz = ribonukleoprotein komplex Komponensek: Telomeráz reverz transzkriptáz (hTERT) & humán telomeráz RNS(hTR)
humán telomeráz RNS (hTR)
hTR 11-nt templating region consists of: Repeat template: CUAACCC Alignment domain: UAAC
hTR mutation: Dyskeratosis congenita
A Telomeráz működése
Adds telomeric repeat DNA directly to 3' overhang (uses its own RNA as a template) Vertebrate repeat DNA on 3' end: TTAGGG, Telomerase RNA template: AAUCCC
TELOMERÁZ: A REPLIKÁCIÓS HALHATATLANSÁG KULCSA + TELOMERÁZ
Megakadályozza a telomerek rövidülését Az ivarsejtvonalban és a korai embrionális sejtekben expresszálódik A legtöbb testi sejtben nem expresszálódik
A rákos sejtek 80-90% -ában is expresszálódik A többi rákos sejt a kromoszómavégek replikációs problémáját egy rekombináción alapuló mechanizmussal ALT (alternative lengthening of telomeres) oldja meg
TELOMERÁZT EXPRESSZÁLÓ SEJTEK IS ”MEGÖREGEDHETNEK” ( SENESCENCE)
A ”sejtöregedést” indukáló tényezők: Sejt proliferáció (rövid telomerek)
DNS károsodás
Onkogének
Potential Cancer Causing Events
mitogének/ stressz
Az öregedés telomer elmélete A telomerek rövidülnek minden egyes sejtosztódással, (tehát a korral) IGAZ A rövid telomerek ”sejtöregedést” indukálnak (cell senescence) és ezen sejtek hozzájárulhatnak az öregedéshez IGAZ
HYPOTÉZIS: A telomer rövidülés okozza az öregedést (nem sejt öregedés!), a telomeráz megakadályozza az öregedést
?
Az öregedés telomer elmélete A telomer hossz nincs összefüggésben az élettartammal (egér vs ember; M musculus vs M spretus) A telomeráz megvéd a replikációs öregedéstől (replicative senescence), de a sejtöregedés többi fajtájától nem
A TELOMERÁZ ÉS A RÁK
A RÁKOS SEJTEK JELLEMZŐI
Hanahan and Weinberg, Cell 2000
Telomerázt célzó rákellenes terápiás lehetőségek
Telomere Length
A telomer hipotézis
Stop
p53
Rb
Time
Senescence
Telomere Length
A telomer hipotézis
p53
Rb
Continued proliferation
Crisis telomere dysfunction genetic catastrophe cell death
Time
A telomer hipotézis
Telomere Length
ALT Stop
Senescence
p53
Rb
A RÁKOS SEJTEK KÉT MÓDON ÉRHETIK EL A REPLIKATÍV HALHATATLANSÁGOT
Crisis hTERT
1 in ~107
Stable telomere maintenance
Time
A telomeráz „halhatatlanná” tesz bizonyos sejttípusokat -Bodner, 1998 -Rufer, 1998 -Vaziri, 1998
hTERT
“Normal”
Immortal
Mortal
“Normal”
Counter et al 1998
PRION "Proteinaceous Infectious particle” (”fehérje alapú fertőző részecske”)
PRION
Stanley B. Prusiner
A prionok fehérje természetű fertőző ágensek. A gazda fehérjéit képesek magukhoz hasonlóan hibás térszerkezetűvé, így újabb prionná tenni.
•“Szivacsos agyvelőgyulladások” • TÜNETEK: Mozgáskoordinációs zavarok Demencia
Bénulás Agyvelőgyulladás Idegsejtelhalás
• KIALAKULÁSI MÓDOK: Fertőzés (fertőzött étel, transzplantáció, transzfúzió) Öröklött (autoszómális domináns) Sporadikus
ORÁLIS PRIONFERTŐZÉS
ÖRÖKLÖTT PRIONOK
•“Szivacsos agyvelőgyulladások” vakuólum
Intracelluláris: vakuólumok Extracelluláris: fibrillumok, plakkok
Transmissible spongiform encephalopathies “Átvihető Szivacsos agyvelőgyulladások” • ÁLLATOK Bovine spongiform encephalopathy (BSE)-marha Scrapie-bárány, kecske Transmissible mink encephalopathy-vidramenyét Chronic wasting disease-őz, jávorszarvas
• EMBER Kuru Creutzfeldt-Jacob betegség (CJD)
Fatal familial insomnia (FFI) Gerstmann-Straussler szindróma (GSS)
Kuru
South Fore
A különböző prion betegségek különböző agyterületeket érintenek agykéreg memória, látás, CJD Thalamus
álmatlanság, FFI Kisagy mozgáskoordinációs
problémák, kuru, GSS agytörzs BSE
A PRIONFEHÉRJE HATÁSMECHANIZMUSA PrPc
PrPSc
A PRIONFEHÉRJE HATÁSMECHANIZMUSA
A PRION FEHÉRJE NORMÁLIS FUNKCIÓJA
??? VÉDI AZ AGYAT A DEMENTIA ELLEN CIRKADIÁN RITMUS MEGHATÁROZÁSA
A PrPC & PrPSc INTRACELLULÁRIS TRANSZPORTJA Cellular trafficking of PrPC and PrPSc
