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roturas em cadeia dupla no ADN pode causar estragos nas células se não forem reparadas. Portanto, foi proposto que as extremidades dos cromossomos podem ser estruturas cap especializadas que não são reconhecidas como quebras de cadeia dupla, impedindo assim a prisão do ciclo celular, degradação e fusão recombinacional (Muller, 1938; McClintock, 1939). Sabemos agora que os telómeros compreendem as extremidades dos cromossomas e são essenciais para a estabilidade do genoma. Os telómeros são compostos por repetições em tandem frente-a-frente de uma sequência curta Rica Em G; por exemplo, telómeros humanos são 2-20 kb de repetições n (TTAGG). As extremidades dos cromossomas não são contundentes, e os dentes de 3′ end (g-rich strand) em uma única cadeia que pode invadir o interior do telômero para deslocar a sequência interna rica em G e formar uma estrutura de T-loop (Griffith et al., 1999; Cesare et al., 2003; Doksani et al., 2013), protegendo assim o cromossomo termina de ser reconhecido pela célula como quebra de dupla cadeia, além de proteção por proteínas que ligam o telômero.

Eucarióticas cromossomas são duplicados através de semiconservative de replicação com um líder (contínua síntese de crescimento líquido de 3′ fim do nascente leading strand) e atraso (descontínuo fragmento de Okazaki síntese para o crescimento líquido no 5′ fim do nascente lagging strand) redistribuição fio, como mostrado na Fig. 1. Na replicação semiconservativa cromossômica, o primário Rna de 5′ curto é removido da cadeia nascente e a lacuna é preenchida por DNA que é ligado ao DNA nascente adjacente. No entanto, no final do cromossoma, o intervalo após a remoção do primário de Rna terminal de 5′ na cadeia retardada não pode ser preenchido, e o cromossoma pode tornar-se mais curto com cada ronda de replicação subsequente. Isto tem sido chamado de problema de replicação final (Watson, 1972; Olovnikov, 1973), e telomerase ajuda a resolver este problema (Greider e Blackburn, 1987; Soudet et al., 2014).replicação do ADN no final dos cromossomas. A) a replicação de ADN pode iniciar-se na região subtelomérica com garfos de replicação (setas verdes) a progredir bidireccionalmente para longe da origem. O ADN Telomere é replicado por um garfo de replicação que passa por esta região. Em cada painel, a principal síntese da cadeia Nascente é indicada por uma linha azul com uma única ponta de flecha; a síntese da cadeia Nascente é indicada por uma linha azul com várias pontas de flecha. No topo de cada painel, a linha vermelha indica que o sinal visto pela microscopia de replicação que iniciou e continuou durante a administração do primeiro pulso (IdU, vermelho), e a linha verde pontilhada indica o sinal de visto para que a replicação de extensão durante o segundo pulso (CldU, verde). B) em algumas moléculas de ADN do cromossoma 14q do rato, a replicação do ADN inicia-se no próprio telomere. Na prática, o segundo pulso (Verde) não foi frequentemente observado no telômero. C) as funções parcialmente sobrepostas das helicases BLM e WRN são utilizadas para resolver o ADN G-quadruplex (g4) (estrutura azul) que pode formar-se na cadeia parental rica em G dos telómeros. Nas células deficientes em BLM e/ou WRN helicase, a progressão da linha principal nascente no telomere está diminuída; as garfos de replicação mais lenta estão indicadas por setas vermelhas. O stress de replicação resultante é acompanhado pela ativação de origens de replicação dormentes no subtelômero. O desenho animado não é desenhado à escala, e a origem da replicação subtelomérica usada pouco frequentemente em C é mais próxima do telômero do que a origem subtelomérica em A.

replicação Semiconservativa ocorre antes da ação da telomerase. Anteriormente, pensava-se que a replicação do ADN começou com uma origem no ADN cromossómico adjacente às repetições do telômero, com os garfos de replicação a afastarem-se bidireccionalmente da origem subtelomérica (Fig. 1 a), replicando assim o telômero. No entanto, a questão permaneceu se a replicação de DNA poderia iniciar com alguma frequência dentro do próprio telômero(Fig. 1 B). Esta pergunta foi agora respondida afirmativamente nesta questão por Drosopoulos et al., who used single molecule analysis of replicated DNA (SMARD; Norio and Schildkraut, 2001). Nesta abordagem, as células replicantes são sequencialmente rotuladas por dois análogos nucleotídeos diferentes que são posteriormente identificados pela imunofluorescência. Por exemplo, na replicação bidirecional, sinais vermelhos do primeiro pulso serão flanqueados em cada extremidade por sinais verdes do segundo pulso. Relatórios anteriores usando SMARD tinham concluído que a maioria da replicação inicia-se nas regiões subteloméricas do rato e genoma humano e raramente nos próprios telómeros (Sfeir et al., 2009; Drosopoulos et al., 2012). In the recent study by Drosopoulos et al. (2015), hibridização in situ por fluorescência (FISH) com a utilização de sondas a partir do telômero região permitiu a replicação padrão a ser analisado por um 320 kb do genoma segmento a partir do final do mouse cromossomo braço 14q. Devido ao longo período de tempo (4 h) para o primeiro (vermelho) do pulso, normalmente, apenas o vermelho porções de sinal dentro do telômero foram vistos, mas uma vez que muitas destas moléculas não têm o sinal vermelho se estender para o subtelomeric região, ele pode ser confortavelmente concluiu-se que a replicação deve ter iniciado dentro do telômero (Fig. 1 B). Além disso, algumas moléculas tinham sinal vermelho no telômero flanqueado por sinal verde, apoiando esta conclusão. Embora nestes casos tenha havido sinal verde cromossomo-proximal, o sinal verde cromossomo-distal raramente foi visto. Assim, apesar de não haver evidências limitadas para a replicação bidirecional originários do telômero, é muito claro que uma origem de replicação pode existir dentro do telômero adequada com uma forquilha de replicação, que se estende ao longo do tempo para o subtelomere. Ele continua a ser investigado se a replicação inicia em uma frequência relativamente elevada nos telômeros dos cromossomos diferente 14q.

Essas descobertas levantam a questão de saber se a origem de replicação do DNA coincide com a simples seqüência de repetição encontrado em telômeros ou, em vez disso, se coincide com alguma outra sequência que pode ser intercaladas dentro do telômero. O primeiro é sugerido por um estudo com extratos sem células de Xenopus que poderiam montar o complexo de pré-replicação e submeter-se a alguma replicação de DNA exógeno contendo exclusivamente repetições telômicas (Kurth e Gautier, 2010). Conclusões similares que a replicação de DNA pode iniciar nos repetidos de DNA simples encontrados em centrómeros onde bolhas de replicação foram observadas em Drosophila virilis por microscopia eletrônica foram alcançadas (Zakian, 1976), e um estudo recente sugere que a replicação de DNA inicia dentro do DNA Alfa-satélite humano (Erliandri et al., 2014).os garfos das réplicas movem-se lentamente através do ADN telomérico (Ivessa et al., 2002; Makovets et al., 2004; Miller et al., 2006; Sfeir et al., 2009) devido à alta estabilidade térmica do DNA telomérico rico em GC, bem como sua propensão para formar estruturas secundárias estáveis, como o DNA G-quadruplex (G4), que pode colocar problemas para a replicação do DNA (Lopes et al., 2011; Paeschke et al., 2011). Várias helicases ajudam a resolver este problema; por exemplo, Pif1 helicase ajuda a desembrulhar G4 (Paeschke et al., 2013). A síndrome de Bloom helicase (BLM) e a síndrome de Werner helicase (WRN) também foram implicados na replicação telomere: BLM suprime telômeres frágeis dependentes da replicação (Sfeir et al., 2009), e o WRN suprime defeitos na síntese da cadeia de atraso de telomere (Crabbe et al., 2004). Drosopoulos et al. (2015) agora relatam que as principais vertente síntese, que inicia dentro do telômero tem um ritmo mais lento de progressão para o subtelomere no BLM-deficiente células conforme visualizado por SMARD. Além disso, houve uma maior frequência de iniciação de replicação no subtelômero 14q das células deficientes em BLM, originando-se mais perto do telômero do que em células proficientes em BLM. Estas observações sugerem que as origens de replicação dormente no subtelômero 14q podem ser ativadas quando a progressão do garfo é impedida em células deficientes em BLM(Fig. 1 C). Drosopoulos et al. (2015) also found an increase in subtelomeric replication initiation when replication fork progression from the telomere was hindered by aphidicolin, as an alternate means to activate dormant origins by replication stress. Quando as células foram tratadas com o estabilizador g4 PhenDC3, o disparo de origem subtelomérica de 14q aumentou ainda mais nas células deficientes em BLM. Coletivamente, os dados sugerem uma desaceleração da progressão da síntese principal da cadeia a partir de uma origem no telômero 14q (usando a cadeia parental rica em G como o modelo) quando as estruturas G4 não podem ser resolvidas em células deficientes em BLM. Como suporte adicional para um papel da BLM helicase para remover estruturas G4, houve um aumento da coloração em células deficientes em BLM pelo anticorpo BG4 (Biffi et al., 2013) contra o G4 em todo o genoma e especialmente em telómeros.

WRN helicase can unwind G4 in vitro (Fry and Loeb, 1999; Mohaghegh et al., 2001). Quando Drosopoulos et al. (2015) usado SMARD para analisar a replicação em células duplamente deficientes de ambos os BLM e AVI, eles encontraram uma diminuição marcada de vermelho replicação de sinal em 14q telômeros, sugerindo algumas funcional sobreposição entre BLM e WRN com relação ao líder strand synthesis fora do G-rica vertente dos telómeros. Apoiando esta conclusão, houve mais manchas de G4 pelo anticorpo BG4 em células duplamente deficientes em BLM e WRN do que em células deficientes em apenas BLM ou apenas WRN. Esta é a primeira demonstração direta in vivo de uma contribuição das helicases BLM e WRN na resolução de estruturas G4, que é especialmente necessária para a progressão da síntese de cadeia líder que inicia em telómeros e é copiada da cadeia Rica Em G -.