Wie schützen Telomere deine DNA?

Chromosomen enden nicht einfach in einem losen DNA-Faden. Ihre Enden sind von einer Schutzschicht aus Proteinen und sich wiederholenden DNA-Abschnitten bedeckt, die zusammen das Telomer bilden. Ohne diesen Schutz würde die Zelle die Chromosomenenden für beschädigte DNA halten und ein Notsignal aussenden. Dieses Notsignal aktiviert Proteine, die normalerweise DNA-Schäden reparieren, doch an einem Chromosomenende wirkt das katastrophal: Sie würden Chromosomen miteinander verkleben.

Der Schlüsselkomplex, der genau das verhindert, heißt Shelterin. Dabei handelt es sich um eine Gruppe von Proteinen, die dauerhaft am Telomer sitzt und drei verschiedene Alarmsysteme gleichzeitig unterdrückt. Zugleich blockiert Shelterin drei Reparaturwege, die Chromosomenenden sonst miteinander verschmelzen lassen würden. Eine solche Fusion würde die Zelle bei der nächsten Zellteilung in Chaos stürzen und zu DNA-Instabilität führen.

Einer der am besten untersuchten Mechanismen betrifft die genaue Funktionsweise dieser Blockade des 'Kleberoutes'. Ein Protein, das Teil von Shelterin ist, bildet eine Art Barriere am Chromosomenende. Es sitzt so fest auf einem bestimmten molekularen Kopplungspunkt, dass das 'klebende' Protein, das Chromosomen zusammenhalten würde, schlicht nicht herankommt. Studien sowohl in Maus- als auch in menschlichen Zellen zeigen, dass mehrere solcher unabhängiger Blockaden existieren. Erst wenn zwei davon gleichzeitig ausfallen, verschmelzen Chromosomen tatsächlich miteinander.

Wenn dieses Schutzsystem aufgrund erblicher Defekte nicht richtig funktioniert, entstehen schwere Erkrankungen mit Merkmalen beschleunigter Alterung, die auch als Telomeropathien bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um Erkrankungen, bei denen der Körper früher altert als normal, mit unterschiedlichen Symptomen je nachdem, welcher Teil des Systems betroffen ist.

Eine Besonderheit: Manche Proteine, die normalerweise DNA-Enden miteinander verknüpfen, finden sich auch auf Telomeren, helfen dort aber gerade beim Schutz. Wie das genau funktioniert, ist noch nicht vollständig verstanden. Das zeigt, dass das Telomersystem komplexer und vielschichtiger ist, als es auf den ersten Blick erscheint.