Telomerasa para niños
Datos para niños Telomerasa |
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 Estructura de una telomerasa
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Estructuras enzimáticas
RCSB PDB, PDBe, PDBsum
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| Identificadores externos |
Bases de datos de enzimas
IntEnz: entrada en IntEnz
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| Número EC | 2.7.7 | |||
| Estructura/Función proteica | ||||
| Tipo de proteína | Transferasa | |||
| Funciones | Enzima | |||
| Ortólogos | ||||
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La telomerasa es una enzima muy especial. Está formada por una proteína y un ácido ribonucleico (ARN). Su trabajo es ayudar a replicar el ADN en los extremos de los cromosomas de las células eucariotas. Esto permite que unas partes llamadas telómeros se alarguen.
Esta enzima se encuentra en células importantes para la reproducción y en algunas células madre que no están completamente desarrolladas. También está presente en organismos unicelulares. En las células del cuerpo que ya están maduras, la telomerasa se desactiva después del nacimiento. Esto hace que los telómeros se acorten cada vez que la célula se divide.
Contenido
¿Cómo se descubrió la telomerasa?
La telomerasa fue descubierta en 1985 por las científicas Elizabeth Blackburn y Carol Greider. Ellas la encontraron mientras estudiaban un pequeño organismo llamado Tetrahymena, que es un protozoo.
La telomerasa de este protozoo tiene un ARN con una secuencia específica. Esta secuencia sirve como un molde para que la enzima pueda construir el ADN del telómero. En los humanos, la secuencia que se copia es TTAGGG.
¿De qué está hecha la telomerasa?
La telomerasa es una ribonucleoproteína. Esto significa que está hecha de ácido ribonucleico (ARN) y proteína. Su función es añadir nucleótidos a los extremos de los telómeros. Lo hace usando su propia secuencia de ARN como guía. Por eso, se le llama una transcriptasa inversa especial. Siempre sintetiza la misma secuencia de ADN.
La telomerasa tiene dos partes principales:
- Componente de ARN (TR o TER): Es la parte de ARN de la telomerasa. Está completamente integrada en la enzima. Su tamaño varía entre 146 y 1544 nucleótidos, dependiendo de la especie. La secuencia que sirve de molde para el telómero suele tener entre 9 y 28 nucleótidos y es única para cada especie.
- Componente proteico (TRT o TERT): Es la parte de la enzima que tiene la capacidad de transcriptasa inversa. Esto significa que puede usar el ARN como molde para crear ADN. Esta acción es lo que llamamos la actividad de la telomerasa. A diferencia de otras enzimas que sintetizan ADN, la telomerasa no necesita un "cebador" para empezar a construir el ADN.
¿Por qué es importante la telomerasa en la replicación del ADN?
Los organismos eucariotas, como los humanos, tienen cromosomas lineales. Durante la replicación del ADN, hay un problema en los extremos de estos cromosomas: se acortan. Esto ocurre porque al eliminar una pequeña pieza llamada "cebador" de la cadena de ADN nueva, queda un hueco que la ADN polimerasa no puede rellenar.
La ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos en una dirección y necesita un punto de inicio específico. Como ese punto no existe después de quitar el cebador, la síntesis del último pedazo de ADN no se completa.
Por esta razón, en las células maduras del cuerpo, los telómeros se acortan entre 15 y 25 nucleótidos con cada división celular.
¿Cómo funciona la telomerasa?
La telomerasa actúa en la cadena de ADN que queda sin pareja después de la replicación. Esta parte del telómero tiene secuencias repetidas, como TTAGGG en humanos. Estas secuencias son ricas en guanina, lo que les da más estabilidad.
Para rellenar el hueco que queda, la telomerasa reconoce estas secuencias repetidas. Luego, extiende el telómero usando su propia molécula de ARN como molde. No necesita un cebador para esto.
La enzima une su molde de ARN al ADN del telómero y va añadiendo las bases una por una hasta completar la secuencia de ADN. Después, se mueve un poco y repite el proceso. Así, construye el telómero de forma gradual.
Gracias a estos ciclos, la telomerasa crea un extremo de ADN más largo. Esto permite que se una un nuevo cebador y que las ADN polimerasas completen la otra cadena del telómero, formando un telómero completo de dos cadenas.
Finalmente, una enzima llamada ligasa une el nuevo fragmento, y el último cebador de ARN se elimina sin causar problemas. De esta forma, la longitud del telómero se mantiene o incluso aumenta.
Telomerasa y el envejecimiento celular
La senescencia celular es cuando una célula pierde su capacidad de dividirse con el tiempo o después de muchas divisiones. Hace más de 30 años, se observó que ciertas células dejaban de dividirse después de unas 50 veces. Seguían activas, pero no se multiplicaban, y con el tiempo morían. Esto podría estar relacionado con el acortamiento de los telómeros.
Los telómeros son muy importantes para proteger el ADN de los cromosomas. Evitan que se pierdan nucleótidos de los extremos del ADN y que los cromosomas se unan entre sí de forma incorrecta.
Las células del cuerpo que ya están especializadas no tienen actividad de telomerasa. Por eso, sus telómeros se acortan con cada división. Al principio, esto no daña el ADN importante, porque los telómeros son repeticiones que no codifican información. Pero si los telómeros se acortan demasiado, se pueden perder partes esenciales del ADN. Esto sugiere que el acortamiento de los telómeros actúa como un "reloj" que cuenta cuántas divisiones le quedan a una célula.
Se ha visto que los cromosomas artificiales de levadura (YAC) se mantienen bien en células de levaduras porque estas contienen telomerasa. Pero si se cultivan sin telomerasa, los telómeros desaparecen. Esto demuestra lo crucial que es la telomerasa para la supervivencia de los organismos unicelulares y para evitar la pérdida de material genético.
Científicos del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) han investigado tratamientos que actúan sobre los genes. Han logrado alargar la vida de ratones adultos de forma segura. Esto se hace modificando el ADN de un virus para que lleve el gen de la telomerasa. El virus actúa como un vehículo que entrega el gen de la telomerasa a las células del animal, lo que tiene un efecto "rejuvenecedor".
Evidencia que conecta la telomerasa con el envejecimiento
Estudios recientes han mostrado que si se introduce telomerasa en células del cuerpo, los telómeros se regeneran. Esto parece detener el proceso de envejecimiento y muerte celular. En 1998, unos científicos introdujeron el gen de la telomerasa en dos tipos de células humanas normales. Mientras que las células normales envejecían y sus telómeros se acortaban, las células con telomerasa activa tenían telómeros más largos, se dividían con energía y mostraban menos signos de envejecimiento. Estas células modificadas mantuvieron sus cromosomas normales y vivieron mucho más tiempo.
Se ha comprobado que el acortamiento de los telómeros aumenta con el número de divisiones celulares o con la edad de un organismo. Además, las personas con síndromes de envejecimiento acelerado tienen niveles muy bajos de telomerasa.
En resumen, hay varias pruebas que demuestran que el acortamiento de los telómeros está relacionado con el envejecimiento:
- Los telómeros se alargan al principio del desarrollo. En las células de un embrión, los telómeros pueden ser más largos que los del cigoto porque la telomerasa está activa.
- Las células reproductivas tienen telomerasa activa. Esto asegura que los gametos formen un cigoto con telómeros lo suficientemente largos para que el nuevo organismo pueda crecer y desarrollarse.
- Las células madre tienen telomerasa activa. Necesitan mantener sus telómeros largos para poder seguir dividiéndose y reparando tejidos sin dañar su ADN.
- El acortamiento de los telómeros en las células del cuerpo se relaciona con su capacidad de dividirse. Las células que se han dividido más veces tienen telómeros más cortos. También, las células de personas mayores se dividen menos veces que las de personas jóvenes.
- Las células que se modifican en laboratorio suelen tener actividad telomerasa. Esto incluye células que se hacen "inmortales" para estudios científicos, y también las células de algunos tipos de cáncer que se dividen sin parar.
Teóricamente, tratar con telomerasa podría evitar la muerte celular y del individuo. Sin embargo, hay un gran problema: al administrar telomerasa a organismos complejos como los humanos, las células podrían empezar a dividirse sin control, formando un tumor maligno. Esto podría causar la muerte por cáncer, incluso si se evita el envejecimiento.
Telomerasa y el cáncer
Investigaciones recientes sugieren que podríamos revertir el envejecimiento aumentando la telomerasa en nuestras células. Incluso se podrían mejorar algunos tejidos que se atrofian con la edad.
Algunos estudios muestran que cuando se activa la telomerasa y se desactiva un gen que normalmente frena los tumores, las células pueden volverse "inmortales". Esto es un paso importante hacia la formación de un tumor.
Muchas células de cáncer provienen de células normales del cuerpo. Se ha encontrado telomerasa en el 75-80% de las líneas celulares de tumores. Esto no significa que la telomerasa cause el cáncer. De hecho, se ha observado que personas con una enfermedad rara llamada disqueratosis congénita tienen niveles muy bajos de telomerasa, pero aun así pueden desarrollar cáncer. A pesar de esto, se sabe que la agresividad de las células tumorales está relacionada con sus niveles de telomerasa. Niveles altos de esta enzima pueden indicar que un tumor es más peligroso.
Recientemente, la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU.) ha aprobado estudios clínicos con telomerasa. Uno busca un mejor diagnóstico del cáncer de cuello uterino, y otro evalúa un medicamento contra un tipo de leucemia. En Japón, se usa en niños con un tipo de cáncer llamado neuroblastoma 4S. Estos niños tienen un cáncer que se ha extendido, pero sus tumores no tienen telomerasa. Aproximadamente el 80% de ellos se recuperan espontáneamente después de que el tumor se extirpa. El estudio ayuda a identificar a los que sí tienen telomerasa para tratarlos de forma más intensa.
Actualmente, una línea importante de investigación contra el cáncer se enfoca en la telomerasa como un objetivo. Algunas empresas están desarrollando medicamentos anti-telomerasa que han mostrado buenos resultados en células de cáncer en laboratorio. Las células tratadas reducen sus telómeros y mueren después de unas 25 divisiones.
Las células tumorales "inmortales" pueden ser útiles para hacer que células normales del cuerpo también sean "inmortales" en el laboratorio. Esto se logra fusionando una célula tumoral con una célula normal. Esta técnica se usa para diferentes propósitos, como encontrar la ubicación de un gen en un cromosoma o para producir anticuerpos específicos.
Véase también
En inglés: Telomerase Facts for Kids
- Genética
- Telomerasa transcriptasa inversa
- María Blasco Marhuenda
- Life Length
- Aubrey de Grey
- Crecimiento humano
- Desarrollo (biología)
- Esperanza de vida
