Fisiologicamente la replicazione del DNA è un processo bidirezionale (che procede in entrambi i sensi 5' -3' e 3' -5') in cui la DNA polimerasi sintetizza in modo continuo solo in direzione 5' -3' (filamento guida) e richiede, in direzione 3' -5' (filamento ritardato), la presenza di un primer di RNA (frammento di Okazaki).Le estremità cromosomiche sono però sprovviste del primer di RNA necessario per la sintesi del filamento ritardato 101 . Questo fa sì che, in condizioni fisiologiche, a ogni ciclo di duplicazione si verifichi una perdita nucleotidica in ciascuna porzione lineare del filamento neosintetizzato, con conseguente accorciamento dell'estremità 5'.Tale "difetto" duplicativo è definito "End Replication Problem" (ERP) 100,102-104 e si aggira intorno alle 50-200 paia di basi (pb) per ogni divisione cellulare. In particolare, l'accorciamento del telomero umano associato all'avanzare dell'età è stato osservato nei linfociti periferici (41 pb/anno) 105 , nelle cellule dell'epidermide (19.8 pb/anno) 106 , nelle cellule ematiche periferiche (33 pb/anno) 107 , nella mucosa gastrica (46 pb/anno) 108 e nei fibroblasti (15 pb/anno) 109 .Quando i telomeri raggiungono una lunghezza critica, nota come limite di Hayflick e pari a 2.5 kb, si innesca la cosiddetta senescenza replicativa o cellulare [110][111][112][113] . La vita replicativa delle cellule somatiche dei mammiferi, infatti, non è illimitata, bensì dopo un determinato numero di duplicazioni esse vanno incontro a un fisiologico "invecchiamento", contraddistinto dall'arresto in fase G1 del ciclo cellulare 110 . Sulla base di queste osservazioni, quindi, l'accorciamento telomerico è stato definito quale "orologio molecolare" delle cellule, in grado di scandire la durata della vita di una popolazione cellulare, essendo la fisiologica senescenza replicativa correlata all'accorciamento delle estremità telomeriche 92,114,115 . I telomeri umani sono in genere dotati di ripetizioni nucleotidiche sufficienti a garantire alla maggior parte delle cellule somatiche un numero di duplicazioni ampiamente adeguato per una normale aspettativa di vita. Tuttavia le cellule germinali, alcuni compartimenti cellulari somatici staminali e un ridotto numero di tessuti somatici differenziati sottoposti a intensa attività replicativa necessitano di mantenere delle lunghezze telomeriche che permettano loro di evitare un rapido esaurimento funzionale; a tale scopo in questi tessuti può essere attivato l'enzima telomerasi [116][117][118][119] . La telomerasi è una ribonucleoproteina che funge da DNA polimerasi RNA-dipendente, aggiungendo ripetizioni TTAGGG all'estremità telomerica; è infatti composta da una componente a RNA (hTR) e da un complesso catalitico multiproteico (hTERT). La subunità hTR è costituita da un filamento di RNA che serve da stampo per la sintesi delle sequenze telomeriche, in particolare all'estremo 5' sono presenti i nucleotidi specifici per la sintesi delle ripetizioni telomeriche. La subunità hTERT agisce invece come trascrittasi inversa; è codificata da un gene localizzato in singola copia sul cromosoma 5(q26.3), il cui trascritto primario subisce numerosi splicing al fine di ottenere molteplici prodotti, variabilmente espressi nel corso dello sviluppo in maniera tessuto ed età dipendente 99 . La telomerasi catalizza la sintesi delle estremità telomeriche attraverso tre fasi distinte:inizialmente avviene il legame tra lo stampo di RNA e l'innesco di DNA telomerico; nella seconda fase hTR guida la subunità hTERT nell'addizione dei nucleotidi all'estremità 3' del primer; infine avviene la traslocazione della componente catalitica sulla nuova estremità 3' del filamento di neosintesi. Molteplici studi suggeriscono inoltre che il complesso telomerasico sia coadiuvato da numerose proteine (quali TEP1, p23, HSP90, etc), la cui funzione non è ancora del tutto definita 120,121 (Figura 8). induzione della fisiologica senescenza replicativa [122][123][124][125][126][127][128][129] . In particolare le cellule linfocitarie in alcune fasi della loro maturazione presentano elevati livelli di telomerasi per affrontare la marcata attività proliferativa che si verifica nel centro germinativo linfonodale. Questa rappresenta l'unica situazione in cui l'attività telomerasica è in grado di fornire una totale protezione telomerica 122,[130][131][132][133][134] . Nell'uomo è dunque fondamentale la presenza di una telomerasi funzionalmente attiva nei compartimenti a elevato potenziale proliferativo, infatti la sua deregolazione è associata all'insorgenza di condizioni patologiche. Un esempio di patologia connessa a deregolazione telomerasica è la discheratosi congenita, caratterizzata da un quadro multisistemico coinvolgente numerosi tessuti (pelle, intestino, midollo osseo). Nella sua forma X-linked la patologia è dovuta a una mutazione della proteina discherina, mentre nella sua forma autosomica dominante è sostenuta da una delezione del gene hTERT. A causa di tali mutazioni si osserva un dimezzamento dell'attività enzimatica telomerasica; il conseguente prematuro accorciamento telomerico si manifesta con segni e sintomi clinici vari, quali pigmentazione cutanea, fibrosi polmonare ed epatica, anemia aplastica, che in genere conducono il paziente a morte in giovane età 135 .