При репликации эукариотической ДНК фрагмент одноцепочечной ДНК остается на конце хромосомы после удаления последнего праймера. Этот участок ДНК не может быть реплицирован так же, как остальная часть нити, потому что нет 3’-конца, к которому может присоединить вновь синтезированная ДНК. Этот нереплицированный фрагмент приводит к постепенной потере хромосомной ДНК во время каждого удвоения клетки. Кроме того, он может вызвать реакцию на повреждение ДНК ферментов, распознающих одноцепочечную ДНК. Чтобы избежать этого, на концах хромосом присутствует буферная зона, состоящая из повторяющейся нуклеотидной последовательности, и белковый комплекс, называемый теломерой, что защищает концы хромосом.
Теломераза, рибонуклеопротеиновый фермент, состоящий как из РНК, так и из белков, может синтезировать и удлинить потерянную ДНК. Компонент теломеразной РНК (TERC) содержит матричную нуклеотидную последовательность для синтеза теломерных повторов. Длина и последовательность TERC варьируются между организмами. У инфузорий он составляет около 150 нуклеотидов в длину, в то время как у дрожжей он составляет приблизительно 1150 нуклеотидов. Белковый компонент, теломеразная обратная транскриптаза (TERT), синтезирует короткие теломерные повторы, используя матричную цепь, присутствующую в TERC.
У млекопитающих теломера защищена шелтерином, который представляет собой комплекс из шести различных белков: фактора связывания теломерного повтора 1 (TRF1), фактора связывания теломерного повтора 2 (TRF2), защиты теломеры 1 (POT1), взаимодействующего с TRF1 ядерного фактора 2 (TIN2), белка-организатора TIN2-POT1 (TPP1) и белка-репрессора/активатора 1 (RAP1). Белки, присутствующие в комплексе шелтерина, участвуют в важных функциях, таких как привлечение теломеразы, регуляция длины теломер и обеспечение сайтов связывания для дополнительных белков.
Экспрессия теломеразы может увеличить продолжительность жизни клетки и позволить ей непрерывно размножаться, что является характерной чертой раковой клетки. Активность теломеразы наблюдалась почти в 90% раковых клеток, что делает их целью текущих исследований для новых методов лечения рака.
