Telómeros e Imortalização

David Moreira, T5Manuela Fernandes, T14Ricardo Coelho, T16

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Índice

Telómeros– Constituição– Proteínas associadas– Arranjo especifico

Replicação de DNA

Telomerase

Morte Celular Programada

Sinalização – P 53

Células Somáticas

Ovelha Dolly

Imortalização– Cancro

.Terapia génica

. G-quadruplex

– Imortalidade

Telómeros

Complexos de DNA - proteínas que se encontram nas extremidades dos cromossomas lineares;

Formados por repetidas sequências simples de DNA: 5’ TTAGGG 3’

The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 193

Telómero

Associado a proteínasArranjo específico

Protege e caracteriza as extremidades cromossómicas:

-diferenciadas das quebras cromossómicas -não sofrem processos de reparação.

The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.

pág. 158

TelómeroAssociado a proteínas

TRF 1 ( TTAGGG Repeat binding Factor 1) - regula o tamanho do telómero- interage com outras duas proteínas- “tankyrase” e TIN 2 (TRF1 Interacting Nuclear protein2)

TRF 2 ( TTAGGG Repeat binding Factor 2)

- protege o telómero da fusão e de enzimas responsáveis por mecanismos de correcção de danos de DNA

TelómeroArranjo específico

Molecular Biology of the Cell; 4ª Edição; Alberts, B.;

TelómeroArranjo específico

Depende de:

-Repetições das sequências simples de DNA;-Presença da TRF 2 que se liga ao sítio de formação do loop;

The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.

pág. 158

T-loop

Telómeros

Apresentam diferentes tamanhos;

O tamanho crítico (mínimo)

Mecanismo de reparação do telómero:– Degradado

Replicação de DNA

DNA polimerase

5’ 3’,

2 cadeias

Rápida Lenta

fragmentos de Okazaki (5’- 3’)

Ken Miller, 1998

Replicação de DNA

Último fragmento de Okazaki não replicado;

Encurtamento dos telómeros

Ken Miller, 1998

Telomerase

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Telomerase

transcriptase reversaribonucleoproteína (RNP)

Molécula de RNA AAUCCC

Complementar à repetição telomérica

Parte proteica

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A Telomerase

Reconhece a extremidade rica em G do telómero Aumenta por complementaridade (molde de RNA) o comprimento dos telómerosEspaço necessário para a adição de um primer de RNA continuação da replicação

Molecular Biology of the Cell; 4ª Edição; Alberts, B.;

Morte Celular Programada

Encurtamento dos telomeros

Tamanho crítico

ALARME (Sinalização pela P53)

Senescência e Apoptose

Telómeros mecanismo de “Relógio Despertador”

Sinalização - P53

Quando o DNA é danificado, a proteína P53

é fosforilada por duas cínases: ATM e ChK2

Proteína P53 activa.

Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 598

Sinalização - P53

Molecular Biology of the Cell; 4ª Edição; Alberts, B.;

Sinalização - P53

Ponto de controlo entre a fase G1 e S

Paragem da mitose

Entrada em senescênciaAdaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.;

pág. 598

Morte Celular Programada

“Overcoming replicative cell senescence by the forced expression of telomerase”

Bekaert S, Derradji H, Baatout S. Laboratory for Biochemistry and Molecular Cytology, Department for Molecular Biotechnology, FLTBW-Ghent University, Belgium. 2004 Oct 1;274(1):15-30

Células Somáticas

Células somáticas não possuem Telomerase

Encurtamento do tamanho dos telómeros

Activação dos sistemas de senescência e apoptose celular

MORTE

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Ovelha Dolly

Ovelha Dolly

Imortalização

Telomerase(falta ou mutação da proteína p53)

CancroImortalidade (células somáticas)

ImortalizaçãoCancro

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ImortalizaçãoCancro

Células cancerígenas Telomerase

Manutenção do tamanho dos telómeros

Sistemas de senescência e apoptose celular não são

activados

Células imortais

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ImortalizaçãoCancro

Quimioterapia

Inibição da telomerase

Procedimentos de terapia génica utilizados na cura contra o cancro:

Introdução de antisense RNA contra a cadeia de RNA molde;

Silenciamento do gene responsável pela expressão da telomerase pela utilização de RNAi ou shRNA;

Utilização de short peptid nucleic acid (PNA) capazes de se ligarem a essa cadeia molde;

Procedimentos de terapia génica utilizados na cura contra o cancro:

Adição de ribozimas que clivem a cadeia molde;

Competição pela introdução de uma telomerase mutante negativa dominante;

- Estes processos são promissores mas acarretam o problema da introdução de moléculas de grandes dimensões como RNA e péptidos nas células-alvo.

G-quadruplex

Organização espacial das cadeias simples dos telómeros (não convencional)

Ligação de 4 guaninas

Ligações de hidrogénio non-Watson-Crick

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G-quadruplex

Certos compostos estabilizam estes complexos por possuirem anéis aromáticos

Exemplo: proflavinas, porfirinas, acridinas, antraquinonas, triazinas e carbazoles

A Telomerase não reconhece os telómeros

Não são alvo da sua actividade

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Imortalidade

Se existisse telomerase nas células somáticas...

Imortalidade

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Imortalidade

www.google.pt

BibliografiaLivros:

• Cooper, G.; Hausman, R.; The Cell; 3ª edição, 2004, Sinauer• Azevedo, C.; Biologia Molecular e Celular; 3ª Edição; Lidel; 1999• Alberts, B., et al.; Molecular Biology of the Cell. 4th Ed., Garland Science,

New york & London, 2002

Artigos:

• Telomere and telomerase as targets for anti-cancer and regeneration therapies Hsu YH, Lin JJ.Institute of Biopharmaceutical Science, National Yang-Ming,University, Taipei, Taiwan, China Acta Pharmacol Sin. 2005 May;26(5):513-8.

• Overcoming replicative cell senescence by the forced expression of telomerase: Bekaert S, Derradji H, Baatout S. Laboratory for Biochemistry and Molecular Cytology, Department for Molecular Biotechnology, FLTBW-Ghent University, Belgium. 2004 Oct 1;274(1):15-30

Internet:• http://www.sciencemag.org/feature/data/telomerase/delange.shl• http://aleph.se/Trans/Individual/Life• http://www.viewzone.com/aging.html• http://biocrs.biomed.brown.edu/Books/Chapters/Ch%205/Telomeres.html• www.uol.com.br/cienciahoje/chmais/pass/ch184/cancer.pdf

Agradecimentos

À Dr. Isabel Martins pelo apoio e tempo disponibilizado

Ao serviço de Biologia Celular e Molecular pelo material fornecido

À Faculdade de Medicina pelas instalações

FIM

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