An den beiden Enden eines jeden Chromosoms sitzen so genannte Telomere. Telomere wirken wie Schutzhüllen, die verhindern, dass zwei Chromosomen an ihren Enden verschmelzen oder zerfallen.
Die Polymerase liest nicht bis ans Ende
Für das Kopieren (Replikation) der DNA-Stränge sind Polymerasen verantwortlich. Dabei müssen sich die DNA-Polymerasen an dem DNA-Strang, der kopiert werden soll, festhalten. Am Ende des Stranges stehen sie sich jedoch selbst im Weg und müssen daher bei jedem Kopiervorgang ein kleines Stück unkopiert lassen. So geht jedes Mal, wenn die Chromosomen bei einer Zellteilung kopiert werden, ein kleines Stück der Telomere verloren. Chromosomen können also nicht beliebig oft kopiert werden, und Körperzellen können sich nicht beliebig oft teilen.
Nach einigen hundert Zellteilungen sind die Chromosomen zu stark verkürzt, was zum Stopp der Zellteilung oder auch zum Absterben der Zelle führt: Die biologische Uhr der Zellen tickt am Chromosomenende. Dies ist einer der Gründe für den Alterungsprozess unseres Körpers.
Telomerase hält Zellen jung
Nicht allen Zellen ergeht es jedoch so. Viele Einzeller können sich scheinbar unendlich oft teilen, ohne dass die Zellen Alterserscheinungen zeigen. Ihre Chromosomen werden nicht kürzer, weil ein Enzym, die so genannte Telomerase, sie laufend repariert. Die Telomerase verleiht den Zellen damit im Prinzip eine unbeschränkte Vermehrungsfähigkeit.
Normale Körperzellen von Tieren und Menschen enthalten keine oder sehr wenig Telomerase. Nur während der Embryonalentwicklung und bei der Entwicklung von Samen- und Eizellen bleibt die Telomerase normalerweise aktiv. Auch die starke Vermehrungsfähigkeit von Krebszellen wird durch eine aktive Telomerase verursacht. Eine wesentliche Rolle spielt dabei das Protein HOT1, das direkt an bestimmte Telomer-Sequenzen bindet, mit dem Telomerase-Komplex interagiert und die Telomer-Verlängerung positiv beeinflusst. Das Gen für dieses Protein liegt auf Chromosom 8.
In der Krebsforschung beschäftigt man sich unter anderem damit, Hemmstoffe herzustellen, die an die Telomere binden und die Aktivität der Telomerase behindern. Damit können die Chromosomenenden nicht mehr repariert werden und die Vermehrungsfähigkeit der behandelten Krebszellen wird eingeschränkt. Auf der Basis solcher Entdeckungen entstehen neue Behandlungsmethoden gegen Krebserkrankungen.