ما هو التيلومير
التيلومير Telomere هو منطقة من تسلسل كثير التكرار ، ويكون موضع التيلومير عند نهاية الصبغيات (الكروموسومات) chromosome ويكون عملها مماثل تماماً ، وتظهر فائدة التيلومير عند ما يعرف بتضاعف الدنا لأنه في كل مرة تتضاعف بها الدنا يتوقف معقد الدنا بوليميراز وذلك قبل الانتهاء ، فإذا كانت هذه التيلوميرات غير موجودة يحدث فقدان المعلومات الوراثية الهامة ، ولو حدث ذلك وتم فقدان هذه المعلومات سوف ينتج عن ذلك خلل كبير في عمل الخلايا الحية ومنتجاتها البروتينية .
التيلومير
التيلومير هو إنزيم يعمل على الحفاظ على طول الصبغي أثناء عملية تضاعف الحمض النووي الريبوزي المنقوص من الأكسجين في نواة الخلية. ولا يقتصر دور هذا الإنزيم على ذلك، بل إنه يقوم بإضافة هيكل محدد إلى نهايات الصبغي. ونعلم أن الكروموسوم يتألف من أربعة أذرع، وكل ذراع يحتوي على ما يسمى بالتيلومير (أو الطرف النهائي)، وهو مكون من ديوكسي ريبوز نوكليوتيد مثل باقي الكروموسوم. وعملية تصنيع التيلوميرات تختلف تماما عن عملية تضاعف الحمض النووي التقليدية .
ومن الملاحظ أن التيلوميرات في الواقع هي بروتينات نووية ريبوزية (مكونة من حمض نووي ريبوزي وبروتينات)، وتكمن وظيفتها الرئيسية في تحفيز إضافة سلسلة متكررة محددة إلى نهاية الصبغيات، وهذه السلسلة تحتوي على النيوكليوتيدات T و G وتتكرر بنمط TTAGGG n مرات. وتوجد في الفقاريات، وتشير كلمة “الفقاريات” إلى الكائنات البشرية، وعدد تكرارها n في جسم الإنسان يتراوح بين عدة مئات وعدة آلاف من المرات. كما يجدر بالذكر أيضا أن التيلوميرات هي ببساطة إنزيم نسخ عكسي يحمل الجزء الريبوزي الخاص به .
أهمية التيلوميرات
توجد أهداف أساسية لوجود التيلوميرات، وتتلخص هذه الأهداف في ثلاثة أهداف وهي كالتالي:
- تلعب التيلوميرات دورًا في ترتيب وتنظيم الصبغيات الـ 46 داخل نواة الخلية، بمعنى آخر، تمنع التيلوميرات تشابك الصبغيات مع بعضها البعض .
- تعمل هذه الغشاء الحافظ على نهايات الصبغيات على حمايتها، بشكل يشبه غطاء الحبر الذي يحافظ على قلم الحبر وقطعة البلاستيك الصغيرة التي توجد في طرف رباط الحذاء، وذلك لأن العلماء قالوا إن نهايات الصبغيات يمكن أن تلتصق وتتشابك مع بعضها البعض إذا لم يتم وضع التيلومير، ولذلك فإن وجود التيلومير ضروري لنهايات الصبغيات .
- وتعمل التيلوميرات أيضاً على السماح للدنا بالتضاعف بشكل صحيح ومتقن خلال عملية الانقسام الخلوي ، حيث أن هذه العملية تتم عن طريق حدوث نقص في طول الصبغي في كل مرة يتضاعف فيه (عند الانقسام الخلوي) ، و من المتعارف علية أننا كمعدل عام نفقد 25-200 أساس نووي (A-C-G-T) في كل مرة تقوم فيها أي خلية عملية التضاعف هذه .
بنية تيلوميرات الإنسان
تم تحديد التكوين البروتيني التيلوميراز عند الإنسان في سنة 2007 ، وتم ذلك عن طريق فريق وكان على رأس هذا الفريق بمعنى الشخص الذي يقودهم هو الدكتور سكوت كوهين من “معهد البحوث الطبية للأطفال” الأسترالي في سيدني ، حيث قام بأخبارنا أن التيلوميرات تتألف من وحدتين فرعيتين وهما :
- الوحدة الفرعية البروتينية أو ما يسمى “تيلوميراز النسخ العكسي” (TERT) : تتألف منطقة ترميز الجينات المسؤولة عن الأنزيم من 3396 زوجا قاعديا، وتتحمل مسؤولية ترجمة بروتين مكون من 1131 حمض أميني إلى TERT الذي يتمتع بنشاط ناسخ عكسي وهيكل “القفاز” الذي يتيح له الالتفاف حول الكروموسوم لإنتاج خط حمض نووي واحد باستخدام خيوط الحمض النووي الريبي كمصفوفة .
- الفرع الأخر فهو الوحدة الفرعية “تيلوميراز الحمض النووي الريبي” (TERC) : تتكون هذه الوحدة من حمض نووي ريبي منظم يحتوي على 451 نوكليوتيدا. تحتوي على مناطق جذعية متعددة وحلقة واحدة من حلقات هذه العقدة الزائفة. تحتوي الحلقة على تسلسل مصفوفة لتوليف التكرار التيلومير. وعلى الرغم من ذلك، هناك جينات مسؤولة عن كلتا الوحدتين، TERT وTERC، وتتواجدان على صبغيات مختلفة. من الجدير بالذكر أن إنزيم التيلوميرات نشط في الخلايا الجذعية العادية ومعظم الخلايا السرطانية، ولكنه عادة غائب أو موجود بمستويات منخفضة جدا في معظم الخلايا الجسدية .
لماذا يخسر التيلومير أجزائه مع كل انقسام
يحدث تقصير التيلومير بشكل طبيعي مع كل عملية تقسيم خلوي، حيث يفقد التيلومير أجزاء منه مع كل تقسيم. عندما يتضاعف الحمض النووي عن طريق النسخ من النطاقين، فإنه يفقد فقط 20 قاعدة، وهذا يعتبر طبيعيا. وهناك عوامل أخرى تؤثر في تقصير التيلومير، والتي تلعب دورا أساسيا في هذه العملية، من بينها إجهاد التأكسد. ويعتبر إجهاد التأكسد العامل الأساسي في تقصير التيلومير، حيث يؤدي إلى فقدان التيلومير 200 قاعدة أو أكثر خلال كل عملية تضاعف، مما يؤدي في النهاية إلى نفاذ التيلومير بعد عدد معين من عمليات التقسيم الخلوي، وبالتالي يؤدي إلى الوفاة .
آلية الحفاظ على التيلومير
“إنزيم تيلوميراز” هو إنزيم يضيف بشكل دائم تسلسلات TTAGGG إلى نهايات الكروموسوم ، مما يعني مناطق “التيلومير” ، لكن هذا الإنزيم موجود بنسب ضعيفة للغاية في الخلايا الطبيعية للجسم ، لأن دورة حياة الخلية لا تتطلب وجودها ، لذلك يمكن أن تكبر في السن ، مما يؤدي بنا إلى الشيخوخة والمظاهر المصاحبة للشيخوخة .
وظيفة التيلوميراز هي الحفاظ على انقسام داخل الخلية والعمل على تجديدها ، إلى جانب حماية الخلية من تعرضها للشيخوخة ، فقد وجد أن الخلايا التي تنشأ داخل المختبرات لديها أيدي ((متقلبة) على ساعتها الحيوية للعودة قادرة على التعبير عن بعض مظاهر الشباب الخلوي (قدرة عالية على الانقسام) عندما يعاملهم بطريقة تسمح بإطالة التيلوميرات .
علاقة التيلومير بالسرطان
وجد العلماء تركيزات عالية داخل الخلايا السرطانية من تيلومير. ويعتقد أن هذه التركيزات تجعل الخلية السرطانية موجودة بشكل دائم وتستمر في التكاثر إلى أجل غير مسمى. ومن المتوقع أن يؤدي إيقاف فعالية تيلوميراز بطريقة أو بأخرى إلى تقصير طول التيلومير في الخلية السرطانية، وبالتالي يمكن منعها من الانقسام بشكل لا يمكن السيطرة عليه .
العلماء قد وجدوا أن الفئران التي تفتقر إلى التليميراز تظهر علامات الشيخوخة المبكرة ، فإن حديثي الولادة لديهم عمومًا بوليمرات أطول من الأفراد الأكبر سنًا ، وأن الخلايا البشرية التي تنمو في المختبر توقفت عن الانقسام عندما تم تعطيل التيلوميراز ثم دخلت مرحلة الإسبات ، ثم تم تقسيمها مرة أخرى عندما تم إعادة تنشيط التيلوميراز .
تسعى العديد من الباحثين إلى استغلال هذه المعرفة في استهداف التيلوميراز ومنعها في الخلايا السرطانية واستخدامها في دراسة طرق لتجديد الشباب وتأخير عملية الشيخوخة، وهي واعدة حقًا وتتمتع بالعديد من الدراسات في هذا المجال .