TELOMERAZ YAPISI

 TELOMERAZ NEDİR ?

Doğrusal kromozomların telomer muhafazası için telomeraz bazlı mekanizma çoğu ökaryotik hücre de korunmaktadır[1,2]. Telomerler, ökaryotik kromozomların uçlarını kaplayan protein/DNA kompleksleridir ve uzunluklarının korunması, genomik stabilite ve hücre canlılığı için gereklidir[3]. Telomer kısalması hücresel yaşlanma ile ilişkilidir ve kanser hücrelerinin çoğu, proliferatif ölümsüzlük kazanmak için telomerazın aktivasyonuna bağlıdır. Kök ve progenitör hücreler de düşük seviyelerde telomeraz eksprese etmektedir[4].

 Telomer biyolojisinin öncüleri yarım asır önce ökaryotik kromozomların uçlarının çok önemli bir işlevi olduğunu ve telomer uzunluğunu korumak için özel bir mekanizma gerektiren bir son çoğaltma problemi olduğunu fark etmiş olsalarda, 1985' te Blackburn ve Greider tarafından [5] telomeraz enziminin moleküler karakterizasyonuna alan açan siliat Tetrahymena'dan elde edilen özütlerdeki telomeraz aktivitesi 1980'lerin sonlarında siliatlarda yapılan çalışmalar telomerik tekrar sentezi için şablon bölgeyi kodyalan RNA alt biriminin TER tanımlanmasına yol açmaktadır[6,7]. Ters transkriptaz olarak işlev görmektedir. Siliat'larda biyokimyasal analiz ve mayadaki genetik yaklaşımlar bir araya geldiğinde telomeraz katalitik alt birimi TERT'in geni 1997 yılına kadar tespit edilmedi. Bu önemli keşifler daha sonra insanlar gibi diğer türlerde karşılık gelen telomeraz alt birim genlerinin tanımlamasına izin verdi. Bu da telomerazın hücre ölümsüzleşmesindeli rolü üzerine çalışmaları mümkün kıldı ve yapısal analizler  için telomeraz alt birimlerinin aşırı ekspresyonun yolunu açmaktadır[8].

Sonraki çalışmalar TER ve TERT'in birlikte, in vivo telomerik DNA tekrar sentezi için yeterli olan sıkı bir kompleks oluşturduğu gösterilmiştir[11,12]. Bununla birlikte, telomeraz birleşmesi, aktivitesi ve lokalizasyonunda rol oynayan türe özgü yardımcı proteinlerin, omurgalılardan, mayadan ve siliatlardan izole edilen telomeraz holoenzimiyle ilişkili olduğu bulunmuştur.  Telomeraz, işeleyen bir enzimdir ve bu nedenle, telomerik DNA tekrar eklenmesini gerçekleştirmek için birden çok konformasyonel durumda var olma olasılığı yüksektir. DNA sentezinin ilk adımında, G-çıkıntısının 3' ucu, baz çifti oluşumu yoluyla TER'deki RNA şablonu üzerinde hizalanarak TERT'nin aktif bölgesinde konumlandırılır. İkinci bir uzatma adımında, telomerik tekrar sentezini yeniden başlatmak için yer değiştirmektedir[13].

TER ve TERT ALT ALANLARININ YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ YAPILARI 

RNA alt birimi TER, çok farklıdır ve uzunluk olarak siliatlarda yaklaşık 150 nükleotidden, omurgalılarda 450'den birkaç mayada 1300 nükleotide kadar değişmektedir. Bu farklılıklara rağmen, filogenetik olarak türetilmiş ikincil yapı tahminleri tüm TER alt birimlerinin iki korunmuş yapısal eleman içerdiğini ortaya çıkarmıştır. Katalitik olarak gerekli sözde -şablon çekirdek alan ve omurgalılarda CR4-CR5 adı verilen bir kök-döngü elemanı, bu iki korunmuş TER yapısal elemanın doğrudan TERT ile etkileşime girdiği gösterilmiştir[14]. TER yapısal elemanının doğrudan TERT ile etkileşime girdiği gösterilmiştir TER ile ilgili 3B yapısal bilgi, izole edilmiş  fragmanlarla sınırlıdır[15,16]. Bu yapılar öncelikler ikincil yapı tahminlerini doğrulamaktadır. Kök IV ile kompleks halindeki p65'in C-terminal alanının kristal yapısı, RNA tanımanın ayrıntılarını ortaya çıkarır, ancak aynı zamanda izole edilmiş RNA fragmanlarını incelemenin olası tuzaklarını da vurgulamaktadır. Kristal yapıda, çözelti içinde bir saç tokası oluşturan gövde-ilmek IV, iki p65 alanını bağlayan şişkin bir çift sarmal yapı oluşturmak üzere yeniden düzenlenmektedir[17].

Şekil 1: Telomeraz RNA alt birimi TER'in alan yapısı. Sözde düğüme (yeşil), şablon sınır elamınına (kırmızı), transaktivasyon alanına (mavi) karşılık gelen bölgelerin vurgulandığı Tetrahymena ve insan telomeraz Ter alt birimlerinin ikincil yapıları. TERT'in TER alanları ile etkileşimi belirtilmiştir (gri noktalı çizgi). TER fragmanlarının NMR yapıları  protein veri bankasındadır ve ikincil yapılara göre renklendirilmiştir.

Farklı türlerden TERT genlerinin sekans hizalamaları, telomeraz katalitik alt biriminin büyük ölçüde korunmuş bir alan organizasyonuna ve boyutuna (yaklaşık 1100 amino asit) sahip olduğu gösterdi[18]. Merkezi ters transkriptaz alanı (RT), retro-viral ters transkriptaz ile önemli yapısal ve fonksiyonel homolojiyi paylaşır[19]. Katalitik çekirdekteki korunmuş kalıntıların mutasyonları telomeraz  aktivitesini ortadan kaldırarak  telomer kısalmasına yol açar. RT alanı, tek sarmallı telomerik DNA için bağlanma afinitesine sahip olan ve ayrıca doğrudan TPP1/TIN2 ile etkileşime giren temel bir N terminal uzantı alanı (TEN) ile çevrilidir. TEN alanı, yapılandırılmamış bir bağlayıcı tarafından RNA5 bağlama alanına (TRBD) bağlanır. TRBD'nin  TER'in CR4/5 bölgesi ile etkileştiği gösterilmiştir. RT ve C-terminali, C-terminal uzantısı CTE'dir. İşlevsel açıdam en kapsamlı yapısal bilgi, kısa bir DNA-RNA sarmalıyla kompleks  halinde tam boy böcei Tribolium castaneum TERT'nin kristal yapısından gelmektedir. TERT alt  birimi, TRBD ve CTE'nin uzayda yan yana gelip katalitik cebi içeren bir tünel oluşturduğu halka benzeri bir yapı oluşturmaktadır. Önemli olarak yapı, CTE'deki başparmak alanı tarafından DNa substrat bağlanmasının ayrıntılarını ortaya  çıkarmaktadır. Böylece G-çıkıntısının 3'ucunu nükleotid için aktif bölgede konumlandırır[20].