Теломери – індикатор старіння або «лічильники» життя
Вивчення процесів старіння організму людини завжди займало уми вчених. І сьогодні багато дослідників намагаються до кінця розгадати цей механізм, що полягає у розвитку і поступове в’яненні клітин тіла людини. Можливо, що відповіді на ці питання допоможуть медикам збільшувати тривалість життя і покращувати її якість при різних захворюваннях.
Зараз існує кілька теорій про старіння клітини. У цій статті ми розглянемо одну з них. Вона заснована на вивченні таких частин хромосом, що містять в собі близько 90 % ДНК клітини, як теломери.
Зміст
Що таке «теломери»?
В кожному ядрі клітини міститься по 23 пари хромосом, що представляють собою Х-образно закручені спіраллю, на кінцях яких знаходяться теломери. Ці ланки хромосоми можна порівняти з наконечниками шнурків для взуття. Вони виконують такі захисні функції і зберігають цілісність ДНК і генів.
Поділ будь-якої клітини завжди супроводжується роздвоєнням ДНК, т. к. материнська клітина повинна передати інформацію дочірньої. Цей процес завжди викликає укорочення ДНК, але клітка при цьому не втрачає генетичну інформацію, оскільки на кінцях хромосом розташовані теломери. Саме вони під час поділу стають коротшими, оберігаючи клітку від втрати генетичної інформації.
Клітини діляться багаторазово і з кожним процесом їх розмноження теломери коротшають. При настанні критично маленького розміру, який називається «межа Хейфлика», спрацьовує запрограмований механізм смерті клітини – апоптоз. Іноді – при мутаціях – в клітці запускається інша реакція — програма, яка призводить до нескінченного поділу клітини. Згодом такі клітини стають раковими.
Поки людина молода, клітини його тіла активно розмножуються, але зі зменшенням розмірів теломер відбувається і старіння клітини. Вона починає з працею виконувати свої функції, і організм починає старіти. З цього можна зробити такий висновок: саме довжина теломер є найточнішим індикатором не хронологічного, а біологічного віку організму.
Коротка інформація про тіломірах:
- вони не несуть генетичної інформації;
- у кожній клітині людського організму укладено 92 теломери;
- вони забезпечують стабільність геному;
- вони захищають клітини від смерті, старіння і мутацій;
- вони захищають структуру кінцевих ділянок хромосом при поділі клітини.
Чи можливо захистити або подовжити теломери і продовжити життя?
У 1998 році американські дослідники змогли подолати межу Хейфлика. Значення максимального укорочення теломер різне для різних типів клітин і організмів. Межа Хейфлика для більшості клітин людського організму становить 52 поділу. Збільшити це значення в процесі експериментів стало можливим шляхом активації такого особливого ферменту, що впливає на ДНК, як теломераза.
У 2009 році вчені з Стенфордського університету були удостоєні Нобелівської премії за розробку методу стимуляції теломер. Ця методика заснована на застосуванні особливої молекули РНК, що несе в собі ген TERT (зворотного теломеразной транскриптази). Вона є матрицею для подовження теломер і розпадається після виконання своєї функції. Отримані клітини «омолоджуються» і починають ділитися більш інтенсивно, ніж раніше. При цьому їх малігнізація, тобто перетворення у злоякісні, не настає.
Завдяки цьому відкриттю стало можливим подовжувати кінці хромосом більш ніж на 1000 нуклеотидів (структурних одиниць ДНК). Якщо перерахувати цей показник на роки життя людини, то він складе кілька років. Такий процес впливу на теломери абсолютно безпечний і не викликає мутацій, що призводять до безконтрольного розподілу і малігнізації клітин. Це пояснюється тим фактом, що після введення особлива молекула РНК швидко розпадається і імунітет не встигає реагувати на неї.
Вчені зробили висновки про те, що теломераза:
- захищає клітини від старіння;
- продовжує життя клітини;
- попереджає зменшення довжини теломер;
- створює матрицю для «добудовування» теломер;
- омолоджує клітини, повертаючи їх до молодого фенотипом.
Поки наукові експерименти, що проводяться на основі теорії вчених зі Стенфордського університету, виконувалися тільки на лабораторних мишах. В їх підсумку фахівці змогли загальмувати старіння шкіри тварин.
За це відкриття, що працює в США австралійка Елізабет Блекберн, американка Керол Грейдер і її співвітчизник Джек Шостак були удостоєні Нобелівської премії. Вчені зі Стенфорда сподіваються, що створена ними методика дасть можливість у майбутньому лікувати важкі захворювання (в тому числі і нейродегенеративні), які провокуються укороченням теломер.
Пітер Лэндсдорп, науковий директор Європейського інституту біології віку розповідає про роль теломер у процесах старіння і утворення пухлин: