Il ruolo dei telomeri e della telomerasi nella duplicazione del DNA

Duplicazione del DNA negli eucarioti

La duplicazione del DNA deve avvenire in maniera precisa per tutto l’intero tratto di DNA. Negli eucarioti, però c’è un problema poiché la duplicazione avviene sempre in direzione 5’ → 3’ del filamento stampo, di conseguenza il filamento nuovo viene prodotto in 3’→5’. Inoltre, il filamento duplicato parte sempre da un primer di RNA. Ora sull’estremità 5’ non c’è un primer che possa consentire la duplicazione anche di questa parte iniziale, detta telomero, quindi la parte 3’ del nuovo filamento non ha telomero. Quindi la parte finale del cromosoma viene persa causando un accorciamento ogni volta dei cromosomi.

Funzione e protezione dei telomeri

Questi telomeri sono segmenti di DNA non codificante, ma hanno solo la funzione di proteggere il cromosoma e sono costituiti da sequenze ripetute. Questi segmenti finali, quindi affinché non siano attaccati sono associati a complessi proteici detti complessi Shelterin.

Tuttavia, abbiamo visto che a ogni duplicazione si perderebbe il tratto finale di DNA.
A contrastare l’accorciamento dei telomeri interviene l’enzima telomerasi che come dice il nome è apposito dei telomeri dei nostri cromosomi cellulari somatici: un complesso ribonucleoproteico, cioè formato da una parte proteica e una parte di RNA. La componente proteica, chiamata TERT, funge da trascrittasi inversa, cioè sintetizza DNA a partire da un filamento di RNA. Infatti la telomerasi ha anche la componente RNA, chiamato TERC. Questa TERC la sequenza complementare al telomero. Grazie a questa complementarità, la TERC si appaia all’estremità del cromosoma, proprio dove la replicazione non è riuscita a copiare l’ultimo tratto di DNA. A questo punto, la TERT utilizza l’RNA di TERC come stampo per aggiungere nuove sequenze ripetute telomeriche al filamento di DNA, allungando così il telomero e compensando la perdita che avviene ad ogni ciclo replicativo.

Questa telomerasi è più attiva nelle cellule germinali perché, rispetto alle cellule somatiche, si duplicano più frequentemente e quindi andrebbero a perdere più telomeri.

Senescenza replicativa e invecchiamento

Quando una determinata cellula si riproduce più volte arriverà ad un punto di senescenza replicativa, ovvero un punto in cui il DNA si è accorciato talmente tanto da non potersi più duplicare, per cui resta lì in una fase moribonda che causa l’invecchiamento dei tessuti.
È importante che il DNA non subisca mutazioni, a causa di errori della duplicazione o a causa di fattori esterni.

Per questo motivo per limitare le mutazioni del DNA, il nostro organismo ha dei meccanismi di riparo.

Può risolvere errori sia durante la duplicazione, sia dopo la duplicazione.

Innanzitutto i nucleotidi devono essere complementari affinché possano legarsi, e già questo è una prima limitazione agli errori.

Talvolta nel caso avviene questo errore la cellula può rimediare con meccanismi post-incorporazione del nucleotide.