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{{Infobox GO-Terminus
| Typ = C
| GO = 0000781
| Eltern = [[Chromosom]]
| Kinder = [[Proteinkomplex]]e
}}
[[Datei:Telomere caps.gif|300px|mini|Menschliche [[Chromosom]]en (grau) mit markierten Telomeren an den Enden (weiß)]]

Die '''Telomere''' ([[Griechische Sprache|gr.]] {{lang|el|τέλος}} ''télos'' „Ende“ und {{lang|el|μέρος}} ''méros'' „Teil“) sind die aus [[Repetitive DNA|repetitiver DNA]] und assoziierten [[Protein]]en bestehenden Enden der linearen [[Chromosomen]] [[eukaryot]]ischer Organismen (Eukaryoten: [[Protisten]], [[Pflanzen]], [[Tiere]] inkl. dem Menschen). Die wiederholte Sequenz (''Repeatsequenz'') und die durch diese Wiederholung bedingte Länge sind in verschiedenen Organismen ähnlich, oft sogar gleich. Bei Wirbeltieren wiederholen sich „Hexanukleotide“, also sechs [[Nukleotid]]e, mit der Sequenz 5'–TTAGGG–3' mehrere tausend Mal. Telomere sind dementsprechend mehrere [[Kilo-Basenpaar]]e (kbp) lang. Telomere stabilisieren ihr Chromosom und schützen die DNA. Für diese Funktion ist auch die gefaltete [[Sekundärstruktur]] der Telomer-DNA wichtig. Telomere stehen in Zusammenhang mit Zellalterung und gelten als [[Biomarker (Medizin)|Biomarker]] für [[Alter]].

== Struktur der Telomere ==
[[Datei:Telomere.png|links|mini|Telomere finden sich am Ende jedes Chromosomenarms. Das Ende des Telomers ist in einer Schlaufe rückläufig und inseriert weiter zentral am Telomer, „T-loop“ genannt, so dass es kein freies Helixende gibt.]]

Die Chromosomen vieler [[Eukaryoten]] besitzen ein typisches, [[Thymin|thymin-]] und [[Guanin|guaninreiches]] [[Sequenzmotiv|Motiv]], bei dem man davon ausgeht, dass es eine '''Quadrupelhelix''' ausbildet. Dabei paart sich zuerst der 3'-überlappende Strang mit sich selbst und bildet abnorme GG-Doppelbindungen. Dieser Doppelstrang paart sich erneut mit sich selbst und formt so die Quadrupelhelix, bei der die Guanine sogenannte [[Basenpaar#Ungewöhnliche Paarungen|Hoogsteen-Bindungen]] eingehen.<ref name=":0">[[Elizabeth Blackburn|Elizabeth H Blackburn]], [[Joseph G. Gall]]: ''A tandemly repeated sequence at the termini of the extrachromosomal ribosomal RNA genes in Tetrahymena.'' In: ''J Mol Biol'' 120 (1), 1978: 33–53.</ref><ref>[[Jack Szostak]], Elizabeth H Blackburn: ''Cloning yeast telomeres on linear plasmid vectors.'' In: ''Cell'' 29 (1), 1982: 245-255.</ref> Die Sequenz der Telomer-DNA wird vom [[DNA-bindendes Protein|DNA-bindenden Proteinkomplex]] [[Shelterin]] erkannt und gebunden. Der Proteinkomplex ermöglicht der Zelle, das natürliche Chromosomenende von unterbrochenen DNA-Strängen zu unterscheiden. Zytologisch gehören die Telomere wegen ihrer dichten Verpackung zum [[Heterochromatin]].<ref name="Perrod2003" />

Die von den Wirbeltieren bekannte Wiederholungseinheit 5'–TTAGGG–3' wurde auch bei den ursprünglichen [[Metazoen]] nachgewiesen: bei [[Schwämme]]n, [[Nesseltiere]]n, [[Rippenquallen]] und [[Placozoa|Plattentieren]]. Deswegen stellt diese konservierte Sequenzeinheit das ursprüngliche Telomermotiv dar.<ref>Walther Traut, Monika Szczepanowski, Magda Vítková, Christian Opitz, František Marec, Jan Zrzavý: ''The telomere repeat motif of basal Metazoa.'' In: ''Chromosome Research'' 15, 2007: 371–382, [[doi:10.1007/s10577-007-1132-3]].</ref> Dasselbe Telomermotiv zeigen auch die Chromosomen des Menschen.<ref>R K Moyzis, J M Buckingham, L S Cram, L L Deaven, M D Jones, J Meyne, R L Ratliff, J R Wu: ''A highly conserved repetitive DNA sequence, (TTAGGG)n, present at the telomeres of human chromosomes.'' In: ''Proc Natl Acad Sci USA'' 85 (18), 1988: 6622–6626.</ref> Ebenso sind die Telomere bei den Insekten gut untersucht.<ref>Magda Vítková, Jiří Král, Walther Traut, Jan Zrzavý, František Marec: ''The evolutionary origin of insect telomeric repeats, (TTAGG)n.'' In: ''Chromosome Research'' 13, 2005: 145–156.</ref>

{| class="wikitable"
|+ Beispiele für Nukleotidsequenzen in Telomeren
|- class="hintergrundfarbe5"
! Gruppe (Reich, Stamm)
! Organismus
! Wiederholungseinheit (5' nach 3')
|-
| [[Wirbeltiere]]
| [[Mensch]]<ref>Gregg B Morin: ''The human telomere terminal transferase enzyme is a ribonucleoprotein that synthesizes TTAGGG repeats.'' In: ''Cell'' 59, 1989: 521–529.</ref>, [[Hausmaus]], ''[[Krallenfrosch|Xenopus]]''
| TTAGGG
|-
| [[Insekten]], [[Schmetterlinge]]
| ''[[Bombyx mori]]''
| TTAGG
|-
| [[Insekten]], [[Diptera]]
| ''[[Drosophila melanogaster]]''
| → → → eigenartige [[Transposon]]s
|-
| [[Kiemenfußkrebse]]
| ''[[Daphnia pulex]]''<ref>Charles Schumpert, Jacob Nelson, Eunsuk Kim, Jeffry L Dudycha, Rekha C Patel: ''Telomerase activity and telomere length in Daphnia.'' In: ''PLoS One'' 10 (5), 2015: e0127196. {{PMC|4427308}}</ref>
| TTAGGC
|-
| [[Fadenwürmer]] ([[Nematoda]])
| ''[[Caenorhabditis elegans]]''
| TTAGGG
|-
| [[Schlauchwürmer]]
| ''[[Ascaris lumbricoides]]''
| TTAGGC
|-
| [[Schlauchwürmer]]
| ''[[Ascaris suum]]''<ref>Stephan Jentsch, Heinz Tobler, Fritz Müller: ''New telomere formation during the process of chromatin diminution in Ascaris suum.'' In: ''Int J Dev Biol'' 46 (1), 2002: 143-148. [http://www.ijdb.ehu.es/web/paper.php?doi=11902675 ijdb.ehu.es] Offener Artikel.</ref>
| TTAGGC
|-
| [[Wimpertierchen]] ([[Protozoen|Protozoa]])
| ''[[Tetrahymena]]'', ''[[Glaucoma (ciliate)|Glaucoma]]'' ''[[Pantoffeltierchen|Paramecium]]'' ''[[Oxytricha]]''<ref>Alan M Zahler, David M Prescott: ''DNA primase and the replication of the telomeres in Oxytricha nova.'' In: ''Nucleic Acids Research'' 17 (15), 1989: 6299–6317.</ref>, ''[[Stylonychia]]'', ''[[Euplotes]]''
| TTGGGG TTGGG(T/G) TTTTGGGG
|-
| [[Kinetoplastiden]] ([[Protozoen|Protozoa]])
| ''[[Trypanosoma]]'', ''[[Crithidia]]''
| TTAGGG
|-
| [[Apicomplexa]] (Protozoa)
| ''[[Plasmodium]]''
| TTAGGG(T/C)
|-
|
|-
| Höhere [[Pflanze]]n
| ''[[Arabidopsis thaliana]]''
| TTTAGGG
|-
| [[Grünalgen]]
| ''[[Chlamydomonas]]''
| TTTTAGGG
|-
| Filamentöse [[Pilze]] (Fungi)
| ''[[Neurospora crassa]]''
| TTAGGG
|-
| [[Schleimpilze]]
| ''[[Physarum]]'', ''[[Didymium (Schleimpilze)|Didymium]]'' ''[[Dictyostelium]]''
| TTAGGG AG(1-8)
|-
| Spalt-[[Hefen]] ([[Schizosaccharomyces]])
| ''[[Schizosaccharomyces pombe]]''
| TTAC(A)(C)G(1-8)
|-
|rowspan="8"| Knospungs-[[Hefen]]
| ''[[Saccharomyces cerevisiae]]''
| TGTGGGTGTGGTG (vom RNA-Template) 
oder G(2-3)(TG)(1-6)T (Konsensus)
|-
| ''[[Candida glabrata]]''
| GGGGTCTGGGTGCTG
|-
| ''[[Candida albicans]]''
| GGTGTACGGATGTCTAACTTCTT
|-
| ''[[Candida tropicalis]]''
| GGTGTA(C/A)GGATGTCACGATCATT
|-
| ''[[Candida maltosa]]''
| GGTGTACGGATGCAGACTCGCTT
|-
| ''[[Candida guillermondii]]''
| GGTGTAC
|-
| ''[[Candida pseudotropicalis]]''
| GGTGTACGGATTTGATTAGTTATGT
|-
| ''[[Kluyveromyces lactis]]''
| GGTGTACGGATTTGATTAGGTATGT
|}

== Telomere bei der Replikation ==
=== Organismen mit Telomerase ===
[[Datei:Working principle of telomerase.png|mini|hochkant=1.8|Sukzessive Verlängerung der Telomere einer Chromatide durch eine Telomerase]]

Mit jeder [[Zellteilung]] werden die Telomere kürzer, da die (normale) [[DNA-Polymerase]] am ''Folgestrang'' nicht mehr ansetzen kann. Die [[Telomerase]] gleicht die Verkürzung der DNA-Enden wieder aus. Dieses [[Enzym]] ist ein [[Ribonukleinsäure|RNA]]-[[Protein]]-Komplex, der als spezialisierte [[Reverse Transkriptase]] funktioniert. Dazu fügt sie an das 3'-OH-Ende G-reiche Wiederholungseinheiten an, deren RNA-Vorlage sich in der Telomerase selbst befindet.<ref>[[Carol Greider|Carol W Greider]], Elizabeth H Blackburn: ''A telomeric sequence in the RNA of Tetrahymena telomerase required for telomere repeat synthesis.'' In: ''Nature'' 337 (6205), 1989: 331–337.</ref> „Das funktioniert wie der Bau einer Brücke, die mit einer selbsttragenden Konstruktion vorangetrieben wird.“<ref>Helmut Zacharias, Inge Kronberg: ''Telomere: Ende gut, alles gut.'' In: ''Biologie in unserer Zeit'' 6, 2009: 366–367, [[doi:10.1002/biuz.200990086]].</ref> Danach klappt der DNA-''Leitstrang'' um und bildet mit sich selbst abnorme GG-Basenpaarungen. Von diesem Punkt aus können die RNA-[[Primase]] und die DNA-Polymerase den ''Folgestrang'' (auch diskontinuierlicher Rückwärtsstrang genannt) auffüllen.

Möglich ist aber auch ein Ansetzen der Telomerase am 3'-OH-Ende des ''Folgestrangs'' (siehe Abb.), woraufhin die Verlängerung der Telomere an diesem auch ohne Beteiligung des ''Leitstrangs'' erfolgt.

Aktiv ist die Telomerase prinzipiell bei einzelligen [[Eukaryoten]] ([[Protozoen]]). In höheren, [[Vielzeller|mehrzelligen Organismen]] kommt nach dem [[Embryonal]]stadium das Enzym jedoch nur noch in ganz bestimmten Zellen zum Einsatz:
* in den [[Keimzellen|Zellen]] der [[Keimbahn]],
* in Zellen, die sich sehr häufig teilen müssen, wie den [[Stammzelle]]n (z. B. im [[Knochenmark]]) und den [[Leukozyten|Immunzellen]],
* in bis zu 94 % aller proliferierenden [[Krebs (Medizin)|Krebszellen]].
Die [[Katalysatoraktivität|Enzymaktivität]] der Telomerase lässt sich durch die [[TRAP-Methode]] feststellen.

Unterschreitet die Telomerlänge ein kritisches Minimum von circa 4 kbp, kann sich die Zelle nicht mehr teilen. Oft tritt dann der programmierte Zelltod ([[Apoptose]]) oder ein permanenter Wachstumsstopp ein ([[Seneszenz]]). Die hierdurch begrenzte Lebenszeit der Zelle wird als Mechanismus zur [[Tumorsuppressor|Tumorunterdrückung]] verstanden. Erfolgen trotz verkürzter Telomere weitere Zellteilungen, wie in manchen [[Krebs (Medizin)|Krebszellen]], verlieren die Chromosomen an [[Chromosomeninstabilität|Stabilität]]. Es hat sich allerdings bei [[Knockout-Maus|''Knock-out''-Mäusen]] gezeigt, dass sie mehrere Generationen ohne Telomerase lebensfähig bleiben. Es wird angenommen, dass die Reparatur der Telomere auch über Rekombinationsereignisse vonstattengehen kann; geklärt ist dies bei Säugern noch nicht.

=== Organismen ohne Telomerase ===
Die fünf langen [[Polytänchromosom]]en von ''[[Drosophila hydei]]'' (1n = 6) zeigten unter dem Elektronenmikroskop große Endstrukturen. Diese kompakten Regionen galten als „morphologische Manifestation der postulierten Telomere“.<ref>Hans D Berendes, Günther F Meyer: ''A specific chromosome element, the telomere of Drosophila polytene chromosomes.'' In: ''Chromosoma'' 25 (2), 1968: 184–197.</ref> Überraschend kam die Erkenntnis, dass die Modellfliege der Genetik gar nicht über eine Telomerase verfügt. Die Enden der Chromosomen von ''[[Drosophila melanogaster]]'' bestehen aus Wiederholungen spezialisierter [[Retrotransposon]]s. Die Länge derartiger Telomere wird durch [[Transposon|Transposition]] garantiert.<ref>Harald Biessmann, James M Mason, K Ferry, M d’Hulst, K Valgeirsdottir, K L Traverse, Mary-Lou Pardue: ''Addition of telomere-associated HeT DNA sequences „heals“ broken chromosome ends in Drosophila.'' In: ''Cell'' 61 (4), 1990: 663–673.</ref><ref>Harald Biessmann, Larry E Champion, Mitch O’Hair, Karen Ikenaga, Babak Kasravi, James M Mason: ''Frequent transpositions of Drosophila melanogaster HeT-A transposable elements to receding chromosome ends.'' In: ''EMBO Journal'' 11 (12), 1992: 4459–4469. {{PMC|557021}}</ref><ref>Fang-Miin Sheen, Robert W Levis: ''Transposition of the LINE-like retrotransposon TART to Drosophila chromosome termini.'' In: ''Proc Natl Acad Sci USA'' 91, 1994: 12510–12514. [http://www.pnas.org/content/91/26/12510.long PDF]</ref><ref>Mary-Lou Pardue: ''Drosophila telomeres: Another way to end it all.'' In: Elizabeth H Blackburn, Carol W Greider (Hrsg.): ''Telomeres.'' CSH Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York 1995: 339–370.</ref> In den Telomeren der Polytänchromosomen von ''D. melanogaster'' sind drei Retrotransposon-Regionen zu unterscheiden, nämlich ''(1)'' cap, ''(2)'' HeT-A/TAHRE/TART und ''(3)'' repetitive TAS. Jede der drei Regionen bindet ihre eigenen Proteine; die drei Domänen überlappen sich nicht.<ref>Evgenia N Andreyeva, Elena S Belyaeva, Valerii F Semeshin, Galina V Pokholkova, Igor F Zhimulev: ''Three distinct chromatin domains in telomere ends of polytene chromosomes in Drosophila melanogaster Tel mutants.'' In: ''J Cell Science'' 118, 2005: 5465–5477. [[doi:10.1242/jcs.02654]] [http://jcs.biologists.org/content/joces/118/23/5465.full.pdf PDF]</ref> Die Telomere dieser Taufliege wurden auch in mitotischen [[Interphasekern]]en untersucht, und zwar im [[Syncytium|synzytialen]] [[Blastoderm]], in dem die Teilungen synchron ablaufen.<ref>Natalia Wesolowska, Flavia L Amariei, Yikang S Rong: ''Clustering and protein dynamics of Drosophila melanogaster telomeres.'' In: ''Genetics'' 195 (2), 2013: 381–391. {{PMC|3781967}}.</ref> Von besonderem Interesse waren die Telomere des Y-Chromosoms. Denn außer in der männlichen [[Keimbahn]], ist das Drosophila-Y zur Gänze heterochromatisch.<ref>Sidney H Wang, Ruth Nan, Maria C Accardo, Monica Sentmanat, Patrizio Dimitri, Sarah C R Elgin: ''A distinct type of heterochromatin at the telomeric region of the Drosophila melanogaster Y chromosome.'' In: ''[[PLOS ONE]]'' 9 (1), 2014: e86451. [[doi:10.1371/journal.pone.0086451]]</ref>

Neben der Taufliege besitzen auch [[Zuckmücken]] für die Verlängerung ihrer Telomere einen alternativen Mechanismus, nämlich ungleiche [[Rekombination (Genetik)|Rekombination]].<ref>Lena Nielsen, Jan-Erik Edström: ''Complex telomere-associated repeat units in members of the genus Chironomus evolve from sequences similar to simple telomeric repeats.'' In: ''Molecular and Cellular Biology'' 13 (3), 1993: 1583–1589. {{PMC|359470}}</ref> Deswegen wurde vermutet, ein Vorfahr der Dipteren habe die Telomerase verloren.<ref>Harald Biessmann, James M Mason: ''Telomere maintenance without telomerase.'' In: ''Chromosoma'' 106, 1997: 63–69.</ref> Bei mehreren Arten von [[Käfer]]n und [[Schnabelkerfe]]n fand man ebenfalls Telomere, deren Wiederholungseinheiten von denen der Telomerase-Organismen abweichen.<ref>James M Mason, Thomas A Randall, Radmila Capkova Frydrychova: ''Telomerase lost?'' In: ''Chromosoma'' 125 (1), 2016: 65–73. [[doi:10.1007/s00412-015-0528-7]].</ref>

[[Mary-Lou Pardue]] erklärte, es sei letztlich gleichgültig, ob die Verlängerung der Telomere durch Telomerase oder durch Retrotransposition erfolge. Bei beiden Enzymmethoden sei eine Reverse Transkriptase im Spiel. Im Fall der Retrotransposon-Telomere wird die ganze RNA als Zwischenprodukt der Transposition kopiert. Die Telomerase arbeitet eleganter, weil sie von ihrer RNA-Matrize lediglich die telomerische Wiederholungseinheit kopiert.<ref>Mary-Lou Pardue: ''Drosophila telomeres: Another way to end it all.'' In: Elizabeth H Blackburn, Carol W Greider (Hrsg.): ''Telomeres.'' CSH Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York 1995: 339–370. → ''„But only the portion of the RNA template encoding the telomeric repeat is copied in the case of telomerase, while the entire RNA transposition intermediate is copied in the case of the retroposons.“''</ref>

== Bedeutung der Telomere ==
Als [[Barbara McClintock]] sowie [[Hermann Joseph Muller]] gebrochene Chromosomen untersuchten, erkannten sie erstmals, wie wichtig die Enden linearer Chromosomen für deren Stabilität sind. Die beiden amerikanischen [[Nobelpreisträger]] sind die Urheber des Begriffes und Wortes ''Telomer'' (griechisch für End-Teil).<ref>Hermann Joseph Muller: ''The remaking of chromosomes.'' In: ''The Collecting Net, Woods Hole'' 13, 1938: 181–195, 198.</ref><ref>Barbara McClintock: ''The behaviour in successive nuclear divisions of chromosomes broken at meiosis.'' In: ''Proc Nat Acad Sci USA'' 25, 1939: 405–416. [http://www.pnas.org/content/25/8/405.full.pdf PDF]. Dort S. 414: „a normal chromosome 9 [of ''Zea mays''] with a large terminal knob on the short arm...“</ref><ref>Hermann Joseph Muller: ''An analysis of the process of structural change in chromosomes of Drosophila.'' In: ''[[Journal of Genetics]]'' 40, 1940: 1–66, [[doi:10.1007/BF02982481]]; dort S. 21: „telomere“. [http://www-old.ias.ac.in/jarch/jgenet/40/1a.pdf erstes PDF]; [http://www-old.ias.ac.in/jarch/jgenet/40/1b.pdf zweites PDF].</ref><ref>Barbara McClintock: ''The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays.'' In: ''Genetics'' 26, 1941, 234–282.</ref> Neben den beiden Telomeren benötigt jedes Chromosom ein [[Zentromer]] sowie mindestens einen [[Replikationsursprung|Startpunkt]] für die DNA-Replikation, um in einem Zellkern zu überleben.<ref>Rigomar Rieger, Arnd Michaelis, Melvin M. Green: ''A glossary of genetics and cytogenetics: Classical and molecular.'' Springer: Heidelberg, Berlin, New York 1968, dort S. 428.</ref><ref>A W Murray, Jack W Szostak: ''Construction of artificial chromosomes in yeast.'' In: ''Nature''” 305 (5931), 1983: 189–193.</ref>

Telomere schützen beidseits lineare Chromosomen während des [[Zellzyklus]] und sind insofern für alle biologischen Vorgänge wichtig. Sie wurden mit dem [[Altern#Seneszenz|Altern]] von Zellen sowie mit deren [[Immortalisierung]] und auch mit der Entstehung von [[Krebs (Medizin)|Krebs]] in Zusammenhang gebracht.<ref>Carol W. Greider: ''Telomeres, telomerase and senescence.'' In: ''BioEssays'' 12 (8), 1990: 357–402. [[doi:10.1002/bies.950120803]].</ref><ref>Carol W. Greider, Elizabeth H Blackburn: ''Telomeres, telomerase and cancer.'' In: ''Scientific American'' 274 (2), 1996: 92–97.</ref><ref>Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider, Jack W. Szostak: ''Telomeres and telomerase: The path from maize, Tetrahymena and yeast to human cancer and aging.'' In: ''Nature Medicine'' 12 (10), 2006: 1133–1138.</ref><ref>Elizabeth H Blackburn, E S Epel, J Lin: ''Human telomere biology: A contributory and interactive factor in aging, disease risk, and protection.'' In: ''Science'' 350 (6265), 2015: 1193–1198. [[doi:10.1126/science.aab3389]]</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carlos López-Otín, Maria A. Blasco, Linda Partridge, Manuel Serrano, Guido Kroemer |Titel=The Hallmarks of Aging |Sammelwerk=Cell |Band=153 |Nummer=6 |Datum=2013-06 |Seiten=1194–1217 |Online=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867413006454 |Abruf=2019-05-07 |DOI=10.1016/j.cell.2013.05.039 |PMC=3836174 |PMID=23746838}}</ref>

== Einflüsse ==
Der Einfluss von chronischem Stress auf die beschleunigte Verkürzung der Telomere wird über den Haushalt der Nachrichtenstoffe ([[Neurotransmitter]]) [[Dopamin]] und [[Serotonin]] vermittelt.<ref>[[Martin Winkelheide]]: [https://www.deutschlandfunk.de/meldung-forschung-aktuell.678.de.html?drn:news_id=344290 ''Genetik. Der soziale Status lässt sich an den Chromosomenenden ablesen.''] [[Deutschlandfunk]]. ''[[Forschung aktuell]]'', 7. April 2014. Primärquelle: [[PNAS]].</ref> Moderate Veränderungen des Lebensstils können zu einer Verlangsamung der Verkürzung der Telomere führen.<ref name="Ornish2013" />

== Neuere Forschung ==
Bei einer Untersuchung des Erbguts des [[Raumfahrer]]s [[Scott Kelly (Astronaut)|Scott Kelly]], der von 2015 bis 2016 für ein knappes Jahr im [[Weltall]] war, stellte man fest, dass Scotts Telomer-Enden im Weltall signifikant länger geworden waren, jedoch unmittelbar nach dessen Rückkehr zur Erde wieder ihre Ursprungslänge annahmen. Der Sinn und Zweck dieses Phänomens ist bislang unbekannt.<ref>Julia Merlot: ''[https://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/scott-kelly-auf-der-iss-ein-zwilling-mutiert-selten-allein-a-1198428.html Scott Kelly auf der ISS: Ein Zwilling mutiert selten allein]''. In: [[Spiegel Online]], 16. März 2018, abgerufen am 19. März 2018.</ref>

== Messung ==
Die Längenmessung der Telomere wird mittels [[Polymerase-Kettenreaktion|Polymerase-Ketten-Reaktion]] vorgenommen. Dabei wird aus einer Blutprobe die [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] extrahiert und Ergebnisse der Polymerase-Ketten-Reaktion der Telomere mit einer einmalig im Genom vorkommenden Gen-Stelle ([[Single-Copy-Gen]]) verglichen.

== Telomeropathie ==
Bei Mutationen der Gene für Proteine, die für den Schutz, die „Wartung“ und Reparatur der Telomere zuständig sind, kommt es zu deutlich verkürzten Telomeren. Dies betrifft vor allem den Komplex der [[Shelterin]]e und den [[Telomerase]]-Komplex. Daraus resultiert ein deutlich verminderter Pool an Stammzellen mit geringerer regenerativer „Qualität“, die eine Gruppe chronischer Krankheiten auslösen, die als ''Telomer-Krankheiten'' oder ''Telomeropathien'' bezeichnet werden:
* [[Aplastische Anämie]] mit Knochenmarkversagen und [[Panzytopenie]]
* Formen des [[Myelodysplastisches Syndrom|Myelodysplastischen Syndromes]]
* [[Idiopathische interstitielle Pneumonie#Idiopathische pulmonale Fibrose (IPF)|Idiopathische pulmonale Fibrose]]
* idiopathische [[Leberzirrhose]]
* [[Dyskeratosis congenita]] mit zahlreichen Subtypen und unterschiedlichen Mutationen von Genen, die alle Proteine codieren, die eine Funktion an den Telomeren haben. Die Funktion und Bedeutung der Telomere und ihrer Proteine wurde erst über die Entwicklung dieses Syndroms erkannt.

Die Telomeropathien sind genetisch sehr [[Heterogenie|heterogen]] mit hoher Variabilität der [[Penetranz (Genetik)|Penetranz]].

Bereits in den 1960er Jahren wurden [[Androgene]] zur Therapie des Knochenmarkversagens erfolgreich eingesetzt. Versuche ''[[in vitro]]'' konnten an menschlichen [[Lymphozyt]]en und menschlichen [[Cluster of differentiation|CD]]34-positiven [[Hämatopoetische Stammzelle|hämatopoetischen Stammzellen]] zeigen, dass Androgene die Genexpression für die reverse [[Telomerase]]-[[Reverse Transkriptase|Transferase]] (TERT) und die [[enzym]]atische Aktivität der Telomerase steigern können. Dies kann bei Mäusen mit Telomer-Insuffizienz sogar zu einer [[Hämatologie|hämatologischen]] Verbesserung und einer Verlängerung der Telomerlänge führen.

Eine erste [[Prospektive Studie|prospektive]] [[Klinische Studie|Phase-1/2-Studie]] mit der Gabe des synthetischen Androgens [[Danazol]] (800 mg täglich für 24 Monate) musste wegen unerwartet starker Wirkung vorzeitig gestoppt werden, weil bei einer Zwischenanalyse bei allen zwölf bis dahin auswertbaren Patienten der primäre Endpunkt erreicht war, die Telomerschädigung nicht weiter zunahm. Bei elf Patienten waren nach 24 Monaten Therapie die Telomere sogar länger als zu Beginn (92 %) mit einer mittleren Verlängerung um 386 Basenpaare vorwiegend im ersten Behandlungsjahr. Bei 19 der 24 Patienten (79 %), die bis zum Stopp der Studie mindestens drei Monate behandelt worden waren, konnte eine hämatologische Verbesserung festgestellt werden. Während vor Studienbeginn 13 Patienten regelmäßige [[Bluttransfusion]]en benötigten, war dies bei Studienabbruch nur noch ein Patient.<ref>Danielle M. Townsley, Bogdan Dumitriu, Delong Liu, Angélique Biancotto, Barbara Weinstein, Christina Chen, Nathan Hardy, Andrew D. Mihalek, Shilpa Lingala, Yun Ju Kim, Jianhua Yao, Elizabeth Jones, Bernadette R. Gochuico, Theo Heller, Colin O. Wu, Rodrigo T. Calado, Phillip Scheinberg, Neal S. Young: ''Danazol Treatment for Telomere Diseases''. [[New England Journal of Medicine]] 2016; Band 374, Ausgabe 20 vom 19. März 2016, S. 1922–1931; [[doi:10.1056/NEJMoa1515319]]</ref>

Diese Studie gibt Anlass zu einer größeren [[Randomisierte kontrollierte Studie|randomisierten kontrollierten Studie]], jedoch kann aus dieser kleinen Studie mit wenigen Teilnehmer noch keine Therapieempfehlung für die Praxis abgeleitet werden, da vor allem Risiken, langfristige und unerwünschte Wirkungen nicht erfasst werden konnten.<ref>Peter M Lansdorp: ''Telomeres on Steroids - Tuning back the mitotic clock?''. [[New England Journal of Medicine]] 2016; Band 374, Ausgabe 20 vom 19. März 2016, S. 1978–1980; [[doi:10.1056/NEJMe1602822]]</ref>

== Telomere bei Bakterien ==
Bakterien besitzen gewöhnlich ein ringförmiges [[Genom]] ([[Bakterienchromosom]]) und optional eines oder mehrere ringförmige [[Plasmid]]e; selten kommen bei Bakterien auch größere [[DNA]]-Moleküle (Sekundärchromosomen) als Replikatinseinheiten ([[Replikon]]s) vor.
Lineare [[DNA]]-Moleküle sind für Bakterien untypisch; sie sind wahrscheinlich ein sekundäres Merkmal und stammen von ringförmigen Molekülen ab.
Eine solche Evolution setzt spezielle Schutzmaßnahmen für die DNA-Enden ([[Telomere]]) gegen Abbau durch [[Nuklease]]n und (wie bei [[Eukaryoten]]) zur vollständigen Replikation dieser Telomere voraus. Diese Probleme sind im Laufe der Evolution auf mindestens vier unabhängige Arten gelöst worden:<ref name="Bahena2014" />
* in Eukaryoten ([[Protisten]], [[Pflanzen]], [[Pilze]]n und [[Tiere]]n inkl. dem Menschen)
* in [[Actinobakterien]] ([[Nomenklatur|wiss.]] Actinomycetota) und [[Salmonellen]] (Plasmid BSSB1 in ''[[Salmonella enterica]]'', zu [[Gammaproteobacteria]])
* in der Gattung ''[[Borrelia]]'' (mit ''[[Borrelia burgdorferi|B. burgdorferi]]'', zu [[Spirochäten]], wiss. Spirochaetota)
* in der Gattung ''[[Agrobacterium]]'' (mit ''[[Agrobacterium tumefaciens|A. tumefaciens]]'', zu [[Alphaproteobacteria]])
* lineare DNA wurde auch in [[Cyanobakterien]]-Spezies gefunden (Gattung ''[[Crocosphaera]]'' mit ''C. subtropica'', früher ''[[Cyanothece]]'' sp. ATCC 51142<ref>[[LPSN]]: [https://lpsn.dsmz.de/species/crocosphaera-subtropica Species ''Crocosphaera subtropica'' Mareš and Johansen 2019].</ref>).

Bei den [[Knöllchenbakterien]] (Rhizobiaceae) nennt man die Sekundärchromosomen auch [[Chromid]]e, um sie von kleineren Plasmiden ([[Ti-Plasmid]] etc.) zu unterscheiden. Speziell bei ''Agrobacterium'' sind diese linear: ihre Telomere besitzen kovalent geschlossene [[Haarnadelstruktur|Haarnadelschleifen]] (engl. {{lang|en|hairpins}}), und eine sog. Pro[[telomerase]] TelA wird durch das Gen ''telA'' [[Genetischer Code|kodiert]].<ref name="Bahena2014" />

== Belletristik ==
1999 behandelte der amerikanische Schriftsteller [[John Darnton]] das Thema ''Telomere'' in seinem Roman Zwillingspark (The Experiment).<ref>S. 244 ff.</ref>

== Literatur ==
* E. S. Epel, E. H. Blackburn u. a.: ''Accelerated telomere shortening in response to life stress.'' In: ''[[Proc Natl Acad Sci U S A]].'' Band 101, Nr. 5014. Dezember 2004, S. 17323–17324.
* M. Mills, L. Lacroix u. a.: ''[http://www.ingentaconnect.com/content/ben/cmcaca/2002/00000002/00000005/art00007 Unusual DNA conformations: Implications for telomeres.]'' In: ''[[Current Medicinal Chemistry]] – Anti-Cancer Agents.'' Band 2, Nr. 5, September 2002, S. 627–644.

== Weblinks ==
* [https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2009/] Nobelpreis 2009 an Elizabeth H Blackburn, Carol W Greider und Jack W Szostak.
* [https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2009/advanced medicineprize2009.pdf] Zusammenfassung von Rune Toftgård.
* [https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/telomere/65730 Telomer] im [https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/ Spektrum Lexikon der Biologie]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Bahena2014">
Martha H. Ramírez-Bahena, Ludovic Vial, Florent Lassalle, Benjamin Diel, David Chapulliot, Vincent Daubin, Xavier Nesme, Daniel Muller: ''Single acquisition of protelomerase gave rise to speciation of a large and diverse clade within the ''Agrobacterium''/''Rhizobium'' supercluster characterized by the presence of a linear chromid.'' In: ''Molecular Phylogenetics and Evolution'',
Band 73, April 2014, S. 202-207; [[doi:10.1016/j.ympev.2014.01.005]], PMID 24440816 ({{enS}}). Zu ''A. viscosum'' siehe [https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S1055790314000189-gr1.jpg Fig. 1].
</ref>
<ref name="Ornish2013">
{{Literatur
|Autor=Dean Ornish, Jue Lin, June M. Chan, Elissa Epel, Colleen Kemp
|Titel=Effect of comprehensive lifestyle changes on telomerase activity and telomere length in men with biopsy-proven low-risk prostate cancer: 5-year follow-up of a descriptive pilot study
|Sammelwerk=The Lancet Oncology
|Band=14
|Nummer=11
|Datum=2013-10
|Seiten=1112–1120
|Sprache=en 
|DOI=10.1016/S1470-2045(13)70366-8}}
</ref>
<ref name="Perrod2003">
Séverine Perrod, Susan M. Gasser: ''Long-range silencing and position effects at telomeres and centromeres: parallels and differences.'' In: ''Cell Mol Life Sci'', Band 60, Nr. 11, November 2003, S. 2303–2318; [[doi:10.1007/s00018-003-3246-x]], PMID 14625677 ({{enS}}).
</ref>
</references>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4310952-4|LCCN=sh94005630}}

[[Kategorie:Repetitive DNA]]

Telomer - Versionsgeschichte

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