Cosa sono e a cosa servono i telomeri?

Il nostro recente articolo sulla diminuzione della senescenza cellulare, che favorirebbe un incremento della durata della vita, ha suscitato diversi quesiti, primo tra tutti la richiesta di un approfondimento su cosa sono esattamente i telomeri.

Si tratta delle estremità di un cromosoma e non sono altro che brevissime sequenze specifiche di nucleotidi (unità che compongono il DNA) ripetute in tandem n volte – per esempio nell’uomo si ha la sequenza TTAGGG e si indica (TTAGGG)n -.

Tanto semplice localizzarli quanto complicato spiegare le loro svariate funzioni; queste si possono riassumere in due punti:

  • mantenere l’integrità delle estremità cromosomiche;
  • opporsi ad una eccessiva proliferazione cellulare.

Per poter comprendere entrambi questi aspetti, è necessario prima di tutto aver chiaro come si svolge la replicazione del DNA.

Negli organismi eucarioti pluricellulari, la replicazione del DNA avviene durante la divisione cellulare; da una singola doppia elica di DNA “madre” si ottengono due doppie eliche di DNA “figlio”, ognuna delle quali sarà costituita da uno dei due filamenti della “madre”: per questo motivo tale processo viene definito “semi-conservativo”.

Replicazione DNA

Schema di replicazione del DNA

Inizialmente i legami fra i nucleotidi che mantengono unita la doppia elica madre vengono scissi per mezzo di un enzima, la DNA elicasi (un enzima è una proteina specifica che ha la capacità di innescare e velocizzare un processo); una volta che la doppia elica viene despiralizzata, può intervenire la DNA polimerasi, enzima chiave e motore trainante della replicazione, che agisce su entrambi i filamenti creando due nuovi filamenti di DNA complementari al DNA stampo.

La DNA polimerasi non è però in grado di replicare il DNA fino alla sua parte terminale, ragion per cui il DNA delle cellule somatiche, cioè quelle che formano tessuti, organi ed apparati, è destinato ad accorciarsi ad ogni ciclo replicativo; invece, nelle cellule germinali (spermatozoi, cellule uovo e loro cellule progenitrici) e nelle cellule staminali (cellule primitive e non specializzate) entra in gioco la telomerasi, un grande complesso di proteine-RNA fatto ad hoc, che riconosce le sequenze telomeriche che compongono le parti terminali del DNA cromosomico: si immagini una sorta di mano che impugna i telomeri e che utilizza un suo proprio RNA stampo per sintetizzare nuove copie di ripetizioni di nucleotidi; così facendo i cromosomi vengono allungati con “materiale extra”, evitando il danneggiamento e la perdita delle regioni terminali propriamente codificanti, ovvero quelle che contengono informazioni per la sintesi di proteine, che si avrebbe per l’incapacità della DNA polimerasi di duplicare il DNA fino al termine; in caso contrario si avrebbero ripercussioni sull’intera cellula e, macroscopicamente, sull’intero organismo.
Importante è sottolineare che fino a pochissimi anni fa si riteneva che le sequenze telomeriche non codificassero per nessuna proteina (venivano infatti dette nonsense); nel 2007, grazie alla collaborazione fra un gruppo di ricercatori dell’Università di Pavia e dell’Università di Losanna, si è scoperto che in verità i telomeri sintetizzano molecole di RNA dette TERRA (TElomeric Repeat containing RNA) che si pensa servano proprio per regolare l’azione della telomerasi stessa.

Ora è possibile capire per quale motivo il telomero svolga la funzione di marcatempo, cioè di conteggiatore e impositore del numero di volte in cui una cellula può riprodursi. Da studi su colture cellulari umane è stato possibile stabilire che le replicazioni si bloccano dopo circa 50 divisioni cellulari (Hayflick Limit).

Nelle cellule somatiche, arrivati all’Hayflick Limit, le cellule discendenti erediteranno cromosomi difettosi e di conseguenza smetteranno di dividersi, entrando nella cosiddetta senescenza replicativa cellulare.

Teoricamente questo meccanismo dovrebbe opporsi alla proliferazione cellulare incontrollata caratterizzante i tumori, ma purtroppo in molti casi le cellule riottengono la capacità di produrre telomerasi e quindi di mantenere inalterati i telomeri, portando così a proliferazione illimitata e quindi a cancro.

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