Telomere und Telomerase

Zusammenfassung

In letzter Zeit fanden spezielle Abschnitte des menschlichen Genoms in der Tumorforschung besondere Beachtung: die Telomere. Telomere, d.h. die Enden aller linearen eukaryotischen Chromosomen, bestehen aus repetitiven DNA-Sequenzen und aus spezifischen Proteinen. Die Funktion der Telomere besteht im Schutz der Chromosomenenden vor Degradation, Fusion und Rekombination. In den meisten somatischen Zellen verkürzen sich die Telomere mit jedem Zellzyklus. Im übertragenen Sinn kann dieser Verlust an telomeren DNA-Sequenzen als eine mitotische Uhr aufgefaßt werden, mit der eine Zelle die Anzahl der Zellteilungen zählt und Lebensspanne und Zellalterung dirigiert. Sind die Telomere bis zu einem kritischen Punkt verkürzt, erfolgt die Einleitung des Apoptoseprozesses. Einige wenige Zelltypen entgehen der zellulären Seneszenz durch die Expression des Enzyms Telomerase. Dieses Ribonukleoprotein katalysiert die De-Novo-Addition von Nukleotiden an den Telomerenden. Das Enzym ist in den meisten somatischen Zellen in vivo nicht nachweisbar, wurde aber in der Mehrzahl aller Tumorgewebe gefunden. Die Aktivierung der Telomerase scheint Tumorzellen zu unbegrenzter Proliferation und zum Erreichen der Immortalität zu befähigen. Aktuelle Studien zur Telomeraseaktivität in Tumoren unterstreichen, daß die Progression eines Tumorzellklons u.a. maßgeblich von der Aktivierung der Telomerase abhängt. Deshalb könnten Telomeraseinhibitoren neue Möglichkeiten in der Tumortherapie eröffnen.

Summary

Complex mechanisms have evolved in mammalian cells for regulating cellular lifespan. Normal cells demonstrate a strictly limited growth potential and senescence after a defined number of cell divisions. In contrast, tumor cells often exhibit an apparently unlimited proliferation potential and are termed immortalized. It has been proposed that the progressive shortening of the tips of the eukaryotic chromosomes – the telomeres – is an important component of senescence and is involved in the control of cell cycle. The enzyme telomerase adds TTAGGG repeats onto mammalian telomeres, preventing their shortening. Telomerase is normally inactive in most somatic cells, but detectable in tumor cells. The activation of telomerase in malignant cancers seems to be an important step in tumorigenesis in order to gain the ability of indefinite proliferation and to become immortal. This review describes the present knowledge of telomeres and telomerase and their role in cellular senescence and human aging. It summarizes aspects of telomerase in cancer and its function as a diagnostic and prognostic tumor marker.