Na replicação do DNA eucariótico, um fragmento de DNA de cadeia simples permanece na extremidade de um cromossoma após a remoção do primer final. Esta secção de DNA não pode ser replicada da mesma forma que a restante cadeia, porque não existe uma extremidade 3’ à qual o DNA recém-sintetizado se pode ligar. Este fragmento não replicado resulta na perda gradual do DNA cromossómico durante cada duplicação celular. Além disso, pode induzir uma resposta a danos ao DNA por enzimas que reconhecem DNA de cadeia simples. Para evitar isso, uma zona tampão composta por uma sequência repetitiva de nucleótidos e um complexo proteico, chamado telómero, está presente nas extremidades dos cromossomas, que protege as extremidades dos cromossomas.

A telomerase, uma enzima ribonucleoproteína composta por RNA e proteínas, pode sintetizar e alongar o DNA perdido. O componente de RNA da telomerase (TERC) contém uma sequência modelo de nucleótidos para a síntese das repetições teloméricas. O comprimento e a sequência do TERC variam entre organismos. Nos ciliados, tem cerca de 150 nucleótidos de comprimento, enquanto que, em leveduras, tem aproximadamente 1150 nucleótidos. O componente proteico, transcriptase reversa da telomerase (TERT), sintetiza repetições curtas de telómeros usando a cadeia molde presente no TERC.

Em mamíferos, o telómero está protegido por shelterin, que é um complexo de seis proteínas diferentes: factor de ligação de repetições teloméricas 1 (TRF1), factor de ligação de repetições teloméricas 2 (TRF2), proteção de telómeros 1 (POT1), factor nuclear de interação com TRF1 2 (TIN2), proteína de organização TIN2-POT1 (TPP1) e proteína de repressão/ativação 1 (RAP1). As proteínas presentes no complexo shelterin estão envolvidas em funções importantes, tais como o recrutamento de telomerase, a regulação do comprimento do telómero, e o fornecimento de locais de ligação para proteínas acessórias.

A expressão de telomerase pode aumentar a vida útil de uma célula e permitir-lhe proliferar continuamente, uma característica de uma célula de cancro. A atividade da telomerase foi observada em quase 90% das células de cancro, o que a torna em um alvo da investigação atual para novos tratamentos para o cancro.