I telomeri sono delle strutture formate da DNA e proteine presenti alle estremità dei cromosomi lineari costituiti da ripetizioni in tandem della sequenza TTAGGG

Sono caratterizzati da un filamento 3'-protrudente che si ripiega all’indietro ed invade la regione a doppia elica dei telomeri formando quello che viene chiamato T-loop. t-loop d-loop d-loop (T-loop) protegge le estremita cromosomiche da nucleasi e da attività cellulari che possono essere dannose per la sua integrità, come dall’attacco di proteine coinvolte nella riparazione.

La stabilità del T-LOOP è determinata Dalla LUNGHEZZA DELLE SEQUENZE TELOMERICHE Da: de Lange T. Protection of mammalian telomeres Oncogene. 2002, 21:532-40.

Dalle PROTEINE TELOMERICHE Dalle PROTEINE DELLA RIPARAZIONE presenti al telomero

THE END REPLICATION PROBLEM

Telomerasi La telomerasi, la trascrittasi inversa che aggiunge ripetizioni TTAGGG alle sequenze telomeriche, è il maggior regolatore della lunghezza telomerica nelle cellule di mammifero (collins & mitchell 2002). Consiste di due componenti principali: TERT (Telomerase Reverse Transcriptase) - una subunità con attività di trascrittasi inversa conosciuta come trascrittasi inversa telomerasica TERC (Telomerase RNA component) - una molecola di RNA conosciuta come il componente ad RNA della telomerasi che serve da copia per la sintesi di nuove ripetizioni telomeriche. Nell’uomo l’attività telomerasica è stata riscontrata nelle cellule della linea germinale ed in cellule embrionali ma non nella maggior parte dei tessuti adulti Il 90% dei tumori presentano attivazione della telomerasi (Greider, C. W. & Blackburn, E. H. 1989 A telomeric sequence in the RNA of Tetrahymena telomerase required for telomere repeat synthesis. Nature 337, 331–337.) (Chan srwl & Blackburn eh telomeres and telomerase. Phil. Trans. R. Lond. B 359, 109-21 2004).

LA TELOMERASI La telomerasi permette di risolvere il problema della replicazione delle estremità cromosomiche aggiungendo ripetizioni telomeriche ad ogni ciclo di sintesi del DNA

STABILITA’ TELOMERICA = STABILITA’ CROMOSOMICA

TELOMERI E SENESCENZA

TELOMERI E TUMORE E’ stato dimostrato che la telomerasi è espressa nella grande maggioranza dei tumori. Quindi lo sblocco della telomerasi non è sufficiente, ma sembra essere necessaria per lo sviluppo e la proliferazione del tumore.

APOPTOSI E TELOMERI: E’ noto che l’accorciamento telomerico può indurre apoptosi. Dati in letteratura dimostrano come alterazioni della struttura telomerica possano essere responsabili di riarrangiamenti cromosomici e dell'attivazione di checkpoints del danno con conseguente difetto nella proliferazione cellulare e aumento dell'apoptosi (de Lange, 2002). La perdita per apoptosi di cellule progenitrici in risposta a stimoli responsabili dell’accorciamento telomerico è stato chiaramente dimostrato in modelli animali (Wong et al., 2003).

I telomeri agiscono come “sentinelle” del danno genomico impedendo la proliferazione delle cellule aberrate Da: von Zglinicki T. Oxidative stress shortens telomeres.Trends Biochem Sci. 2002 Jul;27(7):339-44.

STRESS OSSIDATIVO Rosso: basso stress ossidativo Blu: alto stress Verde:culture standard Da: von Zglinicki T. Oxidative stress shortens telomeres.Trends Biochem Sci. 2002 Jul;27(7):339-44.

Senescenza replicativa Il cambiamento di condizioni ambientali può favorire l’accorciamento telomerico L’accorciamento telomerico varia in base all’equilibrio tra stress ossidativo e difese antiossidanti Da: von Zglinicki T. Oxidative stress shortens telomeres.Trends Biochem Sci. 2002 Jul;27(7):339-44.

Q-FISH: quantificazione delle lunghezze telomeriche con il programma “ISIS” - Metasystem GmbH - Fluorescenza telomero T/C = Fluorescenza centromero del cromosoma 2

ALT – Alternative Lengthening of Telomeres Alcune linee cellulari umane e tumorali in cui non è presente attività telomerasica, sono in grado di mantenere o allungare i propri telomeri attraverso dei meccanismi alternativi alla telomerasi Cellule ALT-positive sono caratterizzate dalla presenza simultanea di telomeri corti e telomeri molto lunghi all’interno dello stesso nucleo, con una lunghezza media di 20 kb nell’uomo con lunghezze che vanno da meno di 3kb a più di 50kb La ricombinazione omologa sembra essere il meccanismo maggiormente coinvolto nell’allungamento dei telomeri nelle cellule ALT e sono stati proposti quattro modelli per spiegare tale fenomeno: 1) la ricombinazione intertelomerica, 2) il T-loop come intermedio ricombinativo, 3) il circolo ruotante 4) la ricombinazione con frammenti telomerici ectopici lineari (Henson JD 2002). In tale meccanismo sembrano essre coinvolte proreine della ricombianazione e della riparazione del DNA come RAD51, RAD52, RPA, MRE11, RAD50, NBS1, BLM, WRN il complesso N/M/R e l’elicasi RecQ (johnson et al 2001),

Alternative Lengthening of Telomeres (ALT) La telomerasi è attiva nella maggior parte dei tumori, e questo conferisce alle cellule tumorali una capacità proliferativa illimitata Nelle cellule tumorali telomerasi-negative, l’ homologous recombination (HR) è usato per incrementare le lunghezze telomeriche attraverso l’ Alternative Lengthening of Telomeres (ALT) pathway. In particolare, nelle cellule ALT, i telomeri si associano con la promyelocytic leukaemia protein (PML) formando gli ALT associated Promyelocytic leukaemia bodies (APBs). Johanne M. Murray & Antony M. Carr. Nature Reviews Molecular Cell Biology 9, 177-182 2008.

CO-FISH (Chromosome-Orientated FISH) Normale Telomere-Sister Chromatid Exchange (T-SCE) Berardinelli et al., in preparation.

TELOMERI E RADIAZIONI Stretta correlazione tra metabolismo telomerico e danno al DNA indotto da radiazioni ionizzanti TELOMERE SHORTENING Ducray C, Sabatier L. Role of chromosome instability in long term effect of manned-space missions. Adv Space Res. 1998. TELOMERE ELONGATION Neuhof D, et al.,Induction of telomerase activity by irradiation in human lymphoblasts. Radiat Res.2001. Hande MP et al. Induction of telomerase activity by in vivo X-irradiation of mouse splenocytes and its possible role in chromosome healing, 1998.