Теломеры

Теломеры

• Организация хромосом

Теломеры - концевые участки  хромосом.

Теломерные последовательности у разных организмов

TTAGGG - Human, mouse, Xenopus, Neurospora crassa, Physarum, Didymium, Trypanosoma, Crithidia, Aloe, Asparagus 
AG(1-8) - Dictyostelium 
TTGGGG - Tetrahymena, Glaucoma  
TTGGG(T/G) - Paramecium 
TTTTGGGG - Oxytricha, Stylonychia, Euplotes 
TTAGGG(T/C)- Plasmodium 
TTTAGGG - Arabidopsis thaliana 
TTTTAGGG - Chlamydomonas 
TTAGG - Bombyx mori 
TTAGGC - Ascaris lumbricoides 
TTAC(A)(C)G(1-8) - Schizosaccharomyces pombe 
TG(2-3)TG(1-6) - Sc  
TTAGGC - Caenorhabditis elegans

Теломеры человека

 
Повторы TTAGGG соединяется с белками: TRF1, TRF2, TIN2, Rap1, TPP1, POT1, называемые шелтеринами. 
TRF1, TRF2 и POT1 напрямую узнают TTAGGG повторы. Эти белки сцепляются с тремя другими белками - TIN2, Rap1 и TPP1 формируя комплекс, отличающий теломеры от сайтов повреждения ДНК. TRF1 и TRF2 формируют гомодимеры, POT1 связывает одноцепочечный сайт 5'-(T)TAGGGTTAG-3' (рис.1)

рис.1 Белки шелтерины. (A) Домены белков и их взаимодействие с другими  белками и ДНК. (B) Сборка комплекса  на теломере. (С) Различные субкомплексы и возможные их взаимодействия с  теломерной ДНК.

Шелтерины формируют защитный комплекс на конце теломеры, участвуют  в образовании Т-петли и контролируют синтез теломерной ДНК при участии  теломеразы (рис.2).

рис.2 (А) Образование конца теломеры. (В) Образование Т-петли. (С) Предполагаемое участие шелтеринов в формировании Т-петли. (D) Модель удлинения теломеры.

Теломеры дрожжей

У дрожжей, как и у большинства  эукариот теломеры состоят из G-богатых  повторов. 3'-конец теломеры выступает  в виде одноцепочечного фрагмента.  
Silent information regulator (Sir) - белок предотвращающий молчание генов вблизи теломер 
Sir2 - гистон деацетилаза, связывается с ацетилированными N-концами гистонов. В отличие от большинства деацетилаз Sir2 использует NAD+ как кофактор

Теломеры дрозофилы

Дрозофила лишена типичных для большинства организмов теломер, не смотря на то, что они были открыты  именно на плодовой мушке. У дрозофилы  отсутствует теломераза и удлинение  теломер происходит путем перемещения  транспозонов. 
Теломеры состояти из субтеломерных сателлитных повторов ДНК TAS и концевого набора, состоящего из трех ретротранспозонов без LTR: HeT-А, TAHRE и TART. 
 
TAS (Telomere-associated satellite) - сателлиты длинной 400 пн - 1,8 тпн, занимают несколько килобаз ДНК. 
TART имеет две рамки считывания ORF1 и ORF2 называемые gag и pol за свое сходство с белками ретровирусов (см. обзор Вирусы). ORF2 TART кодирует протеазу и RT - обратную транскриптазу. у HeT-A отсутствует ORF2 и RT кодируется в каком-то другом месте. HeT-A и TART имеют длинные 3'-UTR, причем у HeT-A состоящий из несовершенных повторов. Для транскрипции HeT-A необходим промотор располагающийся в 3' UTR предыдущего элемента. HeT-A транскрибируется в нормальном 5'-->3' направлении, а TART в смысловом и антисмысловом. Функция антисмыслового транскрипта не известна. HeT-A в несколько раз больше, чем TART. Они случайно перемешаны и располагаются друг за другом. Фрагменты этих повторов встречаются в прицентромерном гетерохроматине и никогда не встречаются в эухроматине. 
Особенностью HeT-A и TART является их высокая изменчивость у разных видов дрозофил. HeT-A D.yakuba имеет только 55% гомологии с D.melanogaster. 
Теломера теряет ~75 пн за один раунд репликации и восстанавливается за счет перемещения транспозонов TART, TAHRE и HeT-A. 
Концы политенных хромосом морфологически различаются у разных линий дрозофил. Обнаружено, что удлинение хромосом связано с накоплением TART и HeT-A. Мутации генов E(tc) и HP1 связаны с изменением длины теломер. 
Белки участвующие в образовании теломер и белки регуляторы: HOAP, HP1, Rad50, Mre11, UbcD1 (гомолог E2), Ku70/80 (гетеродимер). Концевой кепирующий комплекс дрозофилы образуется вне зависимости от состава ДНК. HP1 связывается с одноцепочечной ДНК, к нему присоединяется HOAP.

Сокращения. 
LTR (Long Terminal Repeat) - длиный концевой повтор. 
UTR (Untranslated Region) - нетранслируемая область. 
E(tc) - Enchaser of terminal-gene conversion.

Литература: 

·  de Lange T. (2005) Shelterin: the protein complex that shapes and safeguards human telomeres. Genes Dev. 19(18):2100-10. Review.

·  Abad J., Beatriz P. at al. (2004) TAHRE, a Novel Telomeric Retrotransposon from Drosophila melanogaster, Reveals the Origin of Drosophila Telomeres.Mol. Biol. Evol. 21(9):1620-1624.

·  Melnikova L., Georgiev P. (2005) Drosophila telomeres: the non-telomerase alternative. Chromosome Research 13:431–441.