Telomerase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Tribolium castaneum telomerase catalytic subunit, TERT, bound to putative RNA template and telomeric DNA (PDB 3KYL)
RNA-directed DNA polymerase
Telomerase illustration.jpg
A conceptual diagram showing the protein component of telomerase (TERT) in grey and the RNA component (TR) in yellow
Mã định danh(ID)
Mã EC 2.7.7.49
Mã CAS 9068-38-6
Các dữ liệu thông tin
IntEnz IntEnz view
BRENDA BRENDA entry
ExPASy NiceZyme view
KEGG KEGG entry
MetaCyc chu trình chuyển hóa
PRIAM profile
Các cấu trúc PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Bản thể gen AmiGO / EGO

Các telomere

Các phân tử ADN có cấu trúc xoắn kép, mang gen của chúng ta được đóng gói thành các chromosome. Từ những năm 1930, hai nhà khoa học Hermann Muller (giải Nobel năm 1946) và Barbara McClintock (giải Nobel năm 1983) đã phát hiện thấy ở động vật có vú, các đầu tận cùng của nhiễm sắc thể được bảo vệ bằng các telomere (theo tiếng Hy Lạp, telo có nghĩa là cuối, còn mere là phần), tức là những cấu trúc đặc biệt được hình thành bởi các chuỗi TTAGGG lặp lại kế tiếp nhau. Ở người các chuỗi lặp lại của telomere có từ 5.000 đến 15.000 base. Telomere có nhiệm vụ bảo đảm sự bền vững của các chromosome, chống lại thoái hóa tế bào, chống lại sự tái tổ hợp sai lạc và có vai trò điều hòa gen.

Các tế bào sống của người bình thường không nhất thiết phải phân chia thường xuyên khiến các nhiễm sắc thể vẫn duy trì một chiều dài các telomere một cách tương đối nhưng nói chung đều có một đời sống có giới hạn. Thông thường tế bào chết đi sau 40-60 chu kỳ sao chép. Thời gian sống của mỗi tế bào được quyết định về di truyền học bởi hai hệ thống độc lập với nhau. Tuy nhiên, trong quá trình phân chia, một phần cuối của các chuỗi ADN lại không có khả năng sao chép được và vì thế sau mỗi lần phân chia, các nhiễm sắc thể đều bị ngắn đi do mất một số lượng ADN của telomere (khoảng chừng 50-100 base), vì thế có nhà khoa học ví quá trình này giống như sự xổ ra ở đầu sợi dây giầy. Khi các telomere trở nên quá ngắn thì các nhiễm sắc thể sẽ kém bền vững, chúng không thể bám vào được màng nhân tế bào, bị dính vào nhau và có hình dạng kỳ dị. Hậu quả là các tế bào không thể phân chia được nữa. Các nhà khoa học nhận thấy nếu các telomere liên tục ngắn lại thì tế bào sẽ lão hóa nhanh. Ngược lại, nếu telemore giữ nguyên độ dài thì tế bào sẽ sống bền lâu. Nhưng nếu các tế bào bền vững một cách bất thường sẽ trở thành các tế bào ung thư. Elizabeth Blackburn và Jack Szostak đã phát hiện ra một chuỗi ADN nhất định trong telemore chính là người lính bảo vệ cho nhiễm sắc thể không bị hao hụt và già cỗi.

Enzym telomerase:

Tiếp theo nghiên cứu của Blackburn, Greider và Blackburn đã nghiên cứu xem cơ chế hình thành telomere diễn ra như thế nào và hai người đã phát hiện ra telomerase - một enzym (bao gồm cả RNA lẫn protein) có vai trò giúp các phân tử ADN sao chép toàn bộ nhiễm sắc thể mà không bị mất đi đoạn cuối cùng. Và họ khẳng định rằng telomerase sẽ chỉnh sửa lại quá trình phân chia tế bào, giúp tái sinh phần đầu của nhiễm sắc thể.

Thành phần ARN của telomerase người có chừng 445 nucleotid, trong đó các nucleotid 46-56 là vị trí gắn vào đầu cùng của telomere, và đó là khuôn để từ đó thêm vào các ADN của telomere. Cơ chế bảo vệ telomere là enzym telomerase sẽ nhận dạng đầu cùng của telomere thông qua các hoạt động giữa telomere và cả hai tiểu đơn vị hTR và hTERT của telomerase, nhận dạng xong thì thêm chuỗi sáu base TTAGGG của telomere, như vậy là kéo dài thêm một telomere và cứ thế tiếp tục.

Và cơ sở cho những phương pháp điều trị mới

Telomere bị gãy là lời giải thích tại sao khả năng sinh sản tự nhiên giảm theo tuổi và phụ nữ cao tuổi hơn có nguy cơ sinh ra những đứa trẻ mang một số nhiễm sắc thể bị lỗi (chẳng hạn như trẻ mắc hội chứng Down) thậm chí ngay ở một độ tuổi ngang nhau sự khác biệt về độ dài telomere sẽ khiến những phụ nữ có telomere ngắn có thể gặp khó khăn nhiều hơn trong thụ thai. Mặt khác, sự có mặt của enzym telomerase hoạt tính ở tế bào gốc và tế bào ung thư được xác định chính là nguyên nhân khiến cho tế bào phân chia liên tục và có cuộc sống vĩnh cửu do kéo dài các chuỗi ADN của telomere. Thậm chí, một số bệnh di truyền được cho là do telomerase bị hỏng dẫn đến sự bất thường của các tế bào. Nghiên cứu của các nhà khoa học cũng giúp giải thích bản chất của tình trạng lão hóa. Điều này mở ra một khám phá của những phương pháp điều trị mới.

Với bệnh ung thư, do việc xác định nguyên nhân là tích trữ nhiều enzym telomerase cũng chiều dài các telomere quá lớn nên một ý tưởng điều trị căn bệnh này là xóa bỏ bớt các telomerase kết hợp với việc nghiên cứu, phát minh và sử dụng các vaccin chống lại sự hoạt động thái quá của loại enzym này.

Với các bệnh di truyền khác được biết đến có nguyên nhân bởi sự sai lệch của các telomere như bệnh thiếu máu ác tính bẩm sinh, các bệnh về da, vô sinh... cũng có thể sử dụng nguyên lý sửa sang các khiếm khuyết telomere và telomesare để điều trị.

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]