Telomere er repeterte nukleotidsekvenser i enden av eukaryote kromosomer som de er med å stabilisere.
5’(TxGy)n
3’(AxCy)n
For de repeterte nukleotidsekvensene kan n være fra 11-20 for encellete eukaryoter . For pattedyr kan n være >1500. Enden av et lineært DNA-molekyl blir ikke repetert.
DNA polymerase klarer ikke å kopiere endene av DNA tråden derfor er det nonsens sekvens i hver ende, telomere, som blir kortere og kortere for hver celledeling, og som derved beskytter vitale gener som befinner seg lenger inn på DNA tråden. Enzymet DNA-polymerase er avhengig av en oppskrift (templat) og primer for å starte kopieringen. I enden av DNA-tråden er det ingen som kan kobles til RNA-primeren. Telomerene, som består av repeterte basesekvenser laget av enzymet telomerase, virker som en buffer og hindrer at kromosomene blir korter for hver celledeling.
Prokaryotene har løst dette problemet ved å ha sirkulære kromosomer.
Problemet oppstår ved replikasjonen av kromosomenden på ikke-sirkulære kromosomer. I motsetning til replikasjonen av ledertråden som skjer kontinuerlig skjer replikasjonen av den forsinkede laggtråden (sinketråden, forsinkelsestråden) trinnvis og diskontinuerlig ved sammenskjøting av Okazaki-fragmenter.
Som RNA-primer fungerer et stykke DNA oppstrøms på et Okazaki-fragment, men dette går ikke ytterst på kromosomet hvor en liten del tapes. Det er fremsatt en teori om at lengden på telomersekvensen, som blir kortere for hver celledeling, fungerer som en mitotisk timeglass, og derved bestemmer lengden på livet og aldringsprosessen ("timeglasset renner ut"). Det er spesielle proteiner som binder seg til telomerene. Det er indikasjoner på at psyksisk stress og depresjoner hos menneske er koblet til kortere telomerer og fremskyndet aldring.
Telomerase
Enzymet telomerase, som føyer til baser på 3´-enden av den lineære DNA, trenger ikke et DNA-templat siden enzymet inneholder et lite RNA-templat som kofaktor. Straks utvidelsen av tråden er lang nok kan den andre tråden bli primet på normal måte slik at DNA-informasjon ikke mistes. Telomerase har likhetstrekk med enzymet revers transkriptase, ved at den bruker en RNA-templat. Imidlertid bruker telomerase bare et kort RNA-primer, laget av enzymet RNA primase, med cytosin og adenin (CyAx). Gapet i tråden blir fylt via DNA polymerase og skjøtt inn katalysert av DNA ligase. Enzymet RNase fjerner RNA-primer.
Telomere og organisering av kromosomer i cellekjernen
Det er telomerer i hver ende av kromosomarmene. Telomerene bskytter endene av kromosomene, som blir fra 50-100 nukleotider kortere i 5`-enden for hver replikasjon. Dette gjør at kromosomendene ikke blir klebrige. Dette reduserer utilsiktet sammenkobling av DNA-tråder siden brudd i kromosomtråder gir klebrige ender. Telomerene deltar også i organiseringen av kromosomene i cellekjernen og fester kromosomene til kjernemembranen. Telomerene består vanligvis av repeterte sekvenser med (TTAGGG)n som blir kalt Arabidopsis-typen. Imidlertid, i den enfrøbladete ordenen Asparagales er det telomere av mennesketypen (TTAGGG)n. Lengden på telomerene er artsavhengig hvor Arabidopsis har telomerer med lengde 2-5 kb, mens tobakk kan ha telomerer på opptil 150 kb.
Hos høyerestående eukaryoter med lange telomerer er det i den enkelttrådete enden telomerbindende proteiner som som gjør at telomerene folder seg tilbake på seg selv og det dannes en løkkestruktur (T-løkke med DNA-dupleks)