Alternativní telomerické kompenzační mechanismy jako způsob adaptace telomer vůči stresovým podmínkám v průběhu evoluce hmyzu

Abstract

Telomery jsou speciální nukleoproteinové struktury na koncích eukaryotických chromozomů. Kvůli neúplné replikaci DNA je délka telomer kratší s každým buněčným cyklem. Bylo zjištěno několik mechanismů v procesu udržování telomer. Ačkoli nejčastějším mechanismem je aktivita telomerázy, která syntetizuje krátké telomerické sekvence na koncích chromozomů, může být délka telomer prodloužena alternativními způsoby, jako je retrotranspozice speciálních telomerických pohyblivých elementů cílených na chromozomové konce, nalezených u Drosophila a homologní rekombinace. Homologní rekombinace prodlužuje satelitní sekvence u některých druhů diptera a také slouží jako alternativní mechanismus k telomeráze u obratlovců. Sekvence (TTAGG) byla označena jako telomerická sekvence hmyzu. Ačkoli sekvence (TTAGG)n byla nalezena v telomerách většiny testovaných řádů hmyzu v předchozích studiích, existuje mnoho druhů hmyzu, které vykazují nepřítomnost (TTAGG)n. Diptera je velký řád hmyzu, který v některých případech vykazuje ztrátu (TTAGG)n sekvence společně s telomerázovým systémem a jeho nahrazení transpozicí telomerických elementů u Drosophila nebo homologní rekombinací u komárů a pakomárů. Sekvence (TTAGG) byla zjištěna jako hlavní telomerická sekvence u řádů hmyzu, ovšem specifická telomerázová aktivita (TTAGG) nebyla testována. Proto jsem nejprve spekuloval, že ne-telomerázové systémy v hmyzu nemusí být omezeny pouze na Diptera a tudíž, že přítomnost ne-telomerázových systémů u hmyzu může být podceňována. Když jsem testoval distribuci TTAGG specifické telomerázové aktivity, potvrdil jsem, že telomerázový systém je nejkomplexnější kompenzační mechanismus délky telomer u hmyzu, nicméně není přítomen u Zygentoma, Orthoptera a Phasmida, což jsou hmyzí řády s dříve hlášenou přítomností (TTAGG)n telomerického motivu. Výsledky práce ukázaly, že aktivita telomerických retroelementů u Drosophila je zvýšena malými hladinami volných radikálů, což následně zvyšuje prodlužování telomer samotných. Úloha ne-telomerázových mechanismů v překonání stresových stavů během evoluce telomer hmyzu je zatím pouhou hypotézou.