Область повторяющейся ДНК на конце хромосомы, защищающая её от разрушения.Теломера — это участок повторяющейся ДНК, расположенный на самом кончике линейной хромосомы, как пластиковый наконечник на шнурке. У человека она состоит из одной и той же короткой последовательности — TTAGGG — повторённой тысячи раз, с которой связывается особый набор белков. Поскольку machinery, копирующая ДНК, не может завершить самый конец линейной нити, каждый цикл деления клетки иначе откусывал бы от кодирующих областей хромосомы. Вместо этого потерю принимает на себя теломера, служащая одноразовым буфером. Когда она становится критически короткой, клетка воспринимает это как сигнал прекратить деление и перейти в состояние постоянной остановки или самоуничтожиться.
Это важно потому, что длина теломеры задаёт своего рода счётный механизм того, сколько раз большинство клеток тела могут делиться. Она связывает чисто структурную проблему — копирование концов линии — со старением, обновлением тканей и раком. Клетки, которым необходимо делиться бесконечно, например стволовые и раковые, реактивируют фермент, восстанавливающий теломеры, тогда как обычные клетки этого не делают. Таким образом, теломера находится на перекрёстке двух величайших вопросов биологии: почему организмы стареют и как опухоли ускользают от нормальных ограничений роста.
Теломера объясняет, почему у клеток есть конечный бюджет делений и почему хромосомы остаются стабильными. Без неё концы хромосом были бы приняты за повреждённую ДНК и слиты вместе, порождая тот геномный хаос, который наблюдается во многих раках. Она также объясняет, почему одна оплодотворённая яйцеклетка может создать целое тело, но большинство клеток этого тела не могут продолжать делиться вечно.
Теломеры впервые описали в 1930-х годах Барбара Макклинток и Герман Мёллер, независимо заметившие, что концы хромосом ведут себя иначе, чем разорванные концы. Их молекулярная структура и фермент, который их поддерживает, были выяснены в 1970-х и 1980-х годах Элизабет Блэкбёрн, Кэрол Грейдер и Джеком Шостаком, которые за эту работу получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2009 года.
Фермент, дублирующий ДНК, — полимераза — может удлинять нить только путём добавления новых звеньев к уже существующей стартовой точке. На самом конце линейной хромосомы этой стартовой точке негде расположиться, поэтому последний участок остаётся некопированным. Теломера, будучи длинной чередой бессмысленных повторов, принимает удар на себя. Специализированный фермент теломераза может добавлять повторы обратно на конец, используя в качестве матрицы небольшую молекулу РНК, но в большинстве взрослых клеток человека он отключён. Когда повторов становится мало, оголённый конец запускает ответ на повреждение ДНК, который останавливает деление.
Длину теломер измеряют в исследованиях старения и возрастных заболеваний, а теломераза является важной мишенью в онкологии, поскольку большинство раков зависят от неё, чтобы продолжать делиться.
Рекорд самых длинных естественных теломер принадлежит некоторым линиям лабораторных мышей, чьи теломеры могут быть во много раз длиннее человеческих, — и всё же мыши стареют гораздо быстрее, показывая, что одна лишь длина теломер не задаёт продолжительность жизни.