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telòmero

sm. [sec. XX, dal greco télos, compimento, termine+méros, parte]. Struttura di DNA che caratterizza la parte terminale dei cromosomi e che protegge il DNA dalla digestione da nucleasi. Queste strutture permettono la stabile replicazione all'interno delle cellule di cromosomi lineari. Scoperte per la prima volta nel lievito Saccharomyces cerevisiae e nel protozooTetrahymena, si è provato che sono strutture essenziali per la stabilità dei cromosomi. Studi recenti hanno provato che il DNA telomerico contiene un particolare tipo di sequenza che viene aggiunta da un enzima specifico che si chiama telomerasi. Queste sequenze, isolate e studiate in molti organismi incluso l'uomo, sono formate da ripetute serie di G (guanina) intervallate da una serie di T (timina); nell'uomo, in cui è presente l'adenina (A), la sequenza è una ripetizione di AGGGTT. Questa sequenza ha la possibilità di ripiegarsi su se stessa e formare nel tratto finale del DNA una struttura a quattro eliche che è un appaiamento molto inusuale per il DNA. Alcune proteine specifiche riconoscono questa sequenza legandosi a essa stabilmente e proteggendo le estremità dei cromosomi da nucleasi. Recentemente sono state isolate in vari organismi le telomerasi responsabili della sintesi dei telomeri; la telomerasi del protozoo ciliato Tetrahymena aggiunge all'estremità del cromosoma la sequenza GGGGTT. Questi enzimi sono composti da una parte proteica e contengono al loro interno una molecola RNA che serve da stampo per la sintesi della sequenza telomerica da parte della loro attività di trascrittasi inversa, attività simile a quella dei retrovirus a RNA. Questa complessa macchina per generare le sequenze alle estremità dei cromosomi controlla in maniera precisa che, a ogni replicazione, la dimensione dei cromosomi rimanga costante. Gli studi e l'isolamento delle strutture telomeriche hanno permesso lo sviluppo di un nuovo tipo di vettori: per la terapia genica, infatti è stato ricostituito in vitro un cromosoma di lievito con le caratteristiche di un cromosoma normale, che contiene il centromero, essenziale per la mitosi in quanto permette al cromosoma di essere trasportato dalle fibre del fuso, e i telomeri che ne aumentano la stabilità. In questo minicromosoma possono essere inserite delle sequenze di DNA che codificano per determinati geni alterati nel caso di malattie genetiche. Questo DNA si replicherà in maniera autonoma e, ciò che è più importante, non si integrerà nel cromosoma ospite dove potrebbe provocare danni o non essere in grado di esprimere le sequenze che lo caratterizzano. Molto recentemente è stato messo a punto un cromosoma artificiale umano e questo risultato apre nuove strade a una terapia genica con rischi limitati per l'organismo ospite. Dalle ultime ricerche è stato dimostrato che i telomeri rappresentano l'orologio cellulare, cioè segnano l'età di una cellula a partire dalle prime divisioni dopo la fecondazione fino all'individuo adulto. Era già stato osservato, infatti, che la massima capacità proliferativa si aveva in cellule prelevate da embrioni, mentre colture in vitro di cellule provenienti da tessuti adulti si dividevano un minor numero di volte: il numero di divisioni cellulari era inversamente proporzionale all'età del donatore. A partire da questa osservazione è stato scoperto che durante il susseguirsi delle divisioni cellulari le sequenze situate alle estremità dei cromosomi vanno progressivamente perdute e i telomeri si accorciano: la lunghezza di queste regioni di DNA è un chiaro indicatore delle divisioni cellulari già avvenute e di quelle ancora possibili prima che la popolazione cellulare non possa più dividersi. Chiaramente la perdita dei telomeri non può avvenire nelle cellule germinali, dove il ruolo della telomerasi è essenziale: se a ogni divisione dei gameti si avesse l'accorciamento dei telomeri, nel giro di poche generazioni i cromosomi perderebbero molte informazioni, con effetti chiaramente disastrosi per la discendenza. Questo meccanismo, però, funziona in maniera pienamente efficiente solo in queste cellule, mentre nelle cellule somatiche consente la perdita progressiva dei telomeri, e pertanto ne determina l'invecchiamento. La prova inconfutabile del ruolo della telomerasi nel datare una cellula è stata data inserendo in cellule “anziane” il gene per una subunità attiva dell'enzima: il ripristino dei telomeri le ha rese di nuovo “giovani”, cioè in grado di generare una più grande popolazione cellulare. Bisogna però escludere l'applicazione di questa tecnica per impedire l'invecchiamento progressivo e finora ineluttabile di un individuo: l'usura dei telomeri funziona da meccanismo di controllo per impedire la crescita illimitata di una popolazione cellulare, costituendo quindi una barriera naturale all'insorgenza dei tumori; le cellule tumorali, infatti, sfuggono all'accorciamento dei telomeri. Da ciò appare chiaro che pensare di introdurre l'attività della telomerasi in cellule normali potrebbe avere come conseguenza il trasformarle in cellule maligne.

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