Τα τελομερίδια είναι εξαμερείς, εξειδικευμένες, επαναλαμβανομενες αλληλουχιες που εντοπιζονται στα δυο ακρα ενός χρωμοσώματος. Οι εξειδικευμένες αυτές αλληλουχιες είναι αναγκαίες επειδή οι DNΑ πολυμεράσες συνθέτουν DNA μόνο με κατεύθυνση 5' => 3' και επειδή η διχάλα αντιγραφής (περιοχή σε σχήμα Υ ενός αντιγραφόμενου μορίου DNA στην οποία διαχωρίζονται οι δυο αρχικοί κλώνοι και συντίθενται οι δυο νέοι θυγατρικοί κλώνοι ) είναι ασύμμετρη, εξηγείται η σύνθεση μόνο του ενός από τους δυο κλώνους του DNA. Θα ανέμενε κανείς μια δεύτερη DNA πολυμεραση να συνθέτει τον άλλο κλώνο. Το ένζυμο αυτό θα λειτουργούσε προσθέτοντας υπομονάδες στο 5' άκρο μιας αλυσίδας DNA. Ένα τέτοιο ένζυμο όμως δεν υπάρχει. Έτσι ο κλώνος του DNA που πρέπει να αυξηθεί από το 5' άκρο του συvτίθεται συνεχώς, σε διαδοχικά, ξεχωριστά μικρά τμήματα, με την DNA πολυμεράση να λειτούργει σε αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση της διχάλας αντιγραφής και να συνθέτει το κάθε τμήμα με κατεύθυνση 5' => 3'. Αργότερα τα επιμέρους τμήματα συρράπτονται ώστε να σχηματιστεί ένας νέος κλώνος. Ο κλώνος αυτός ονομάζεται καθυστερημένος κλώνος. Επομένως ο καθυστερημένος κλώνος μιας διχάλας αvάγραφης συντίθεται ασυνεχώς σε μικρά τμήματα DNA καθένα από τα οποία ξεκινά από έναν RNA εκκινητή που συντίθεται από ένα διαφορετικό ένζυμο.
Στο ακραίο τμήμα ενός γραμμικού μορίου DNA δεν υπάρχει χώρος για το σχηματισμό ενός RNA εκκινητή που θα άρχιζε τη σύνθεση του DNA . Έτσι, κάθε φορά που θα αντιγραφόταν ένα μόριο DNA, θα μπορούσαν να χαθούν εύκολα ορισμένες αλληλουχιες DΝΑ από τα άκρα του. Τα βακτήρια έχουν επιλύσει αυτό το πρόβλημα της αντιγραφής με το να διαθέτουν ως χρωμοσώματα κυκλικά μόρια DNA. Οι ευκαρυώτες επιλύουν το πρόβλημα διαθέτοντας στα ακρα των χρωμοσωμάτων ένα ένζυμο γνωστό ως τελομεράση. Η τελομεράση προσθέτει στα ακρα των χρωμοσωμάτων πολλαπλά αντίγραφα της ίδιας αλληλουχίας του τελομεριδίου. Με τον τρόπο αυτό παράγει ένα εκμαγείο το οποίο επιτρέπει να ολοκληρωθεί η αντιγραφή του καθυστερημένου κλώνου. Τα τελομερίδια επιτελούν και επιπρόσθετες λειτουργιές: οι επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες του DNA των τελομεριδίων σε συνδυασμό με τις περιοχές που τις συνδέουν σχηματίζουν δομές που προστατεύουν το DNA από τα ενζυμα τα οποία το αποδομούν γνωστά ως νουκλεάσες, οι όποιες κατά προτίμηση αποδομούν τα ακρα του DNA στο κύτταρο. Επίσης προστατεύουν τα χρωμοσώματα από ανεπιθύμητους ανασυνδυασμούς και μεταλλάξεις αλλά και από την καταστροφή του, συμμετέχουν στις διαδικασίες οργανώσεως της χρωματίνης (το ένα από τα δυο ταυτόσημα αντίγραφα του χρωμοσώματος) και φυσικά είναι απαραίτητα για τον πολλαπλασιασμό του κυττάρου.
Η εξάντληση των τελομεριδίων που προκαλείται στην γεροντική ηλικία έχει σαν αποτέλεσμα την παύση της διαίρεσης του κυττάρου που οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο. Υποστηρίζεται από πολλούς ερευνητές ότι αν κατορθωθεί η διαρκής ανανέωση των τελομεριδίων των σωματικών κυττάρων με τη χορήγηση τελομεράσης, τα κύτταρά μας θα έχουν την ικανότητα συνεχούς πολλαπλασιασμού με συνέπεια την απώθηση του γήρατος και την παράταση της ζωής μας!
Στο ακραίο τμήμα ενός γραμμικού μορίου DNA δεν υπάρχει χώρος για το σχηματισμό ενός RNA εκκινητή που θα άρχιζε τη σύνθεση του DNA . Έτσι, κάθε φορά που θα αντιγραφόταν ένα μόριο DNA, θα μπορούσαν να χαθούν εύκολα ορισμένες αλληλουχιες DΝΑ από τα άκρα του. Τα βακτήρια έχουν επιλύσει αυτό το πρόβλημα της αντιγραφής με το να διαθέτουν ως χρωμοσώματα κυκλικά μόρια DNA. Οι ευκαρυώτες επιλύουν το πρόβλημα διαθέτοντας στα ακρα των χρωμοσωμάτων ένα ένζυμο γνωστό ως τελομεράση. Η τελομεράση προσθέτει στα ακρα των χρωμοσωμάτων πολλαπλά αντίγραφα της ίδιας αλληλουχίας του τελομεριδίου. Με τον τρόπο αυτό παράγει ένα εκμαγείο το οποίο επιτρέπει να ολοκληρωθεί η αντιγραφή του καθυστερημένου κλώνου. Τα τελομερίδια επιτελούν και επιπρόσθετες λειτουργιές: οι επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες του DNA των τελομεριδίων σε συνδυασμό με τις περιοχές που τις συνδέουν σχηματίζουν δομές που προστατεύουν το DNA από τα ενζυμα τα οποία το αποδομούν γνωστά ως νουκλεάσες, οι όποιες κατά προτίμηση αποδομούν τα ακρα του DNA στο κύτταρο. Επίσης προστατεύουν τα χρωμοσώματα από ανεπιθύμητους ανασυνδυασμούς και μεταλλάξεις αλλά και από την καταστροφή του, συμμετέχουν στις διαδικασίες οργανώσεως της χρωματίνης (το ένα από τα δυο ταυτόσημα αντίγραφα του χρωμοσώματος) και φυσικά είναι απαραίτητα για τον πολλαπλασιασμό του κυττάρου.
Η εξάντληση των τελομεριδίων που προκαλείται στην γεροντική ηλικία έχει σαν αποτέλεσμα την παύση της διαίρεσης του κυττάρου που οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο. Υποστηρίζεται από πολλούς ερευνητές ότι αν κατορθωθεί η διαρκής ανανέωση των τελομεριδίων των σωματικών κυττάρων με τη χορήγηση τελομεράσης, τα κύτταρά μας θα έχουν την ικανότητα συνεχούς πολλαπλασιασμού με συνέπεια την απώθηση του γήρατος και την παράταση της ζωής μας!
Κώστας Σύρμης
