Τελομερή: Τι είναι και πώς επηρεάζουν τη γήρανση;
Τα τελομερή είναι τα «καπάκια» που προστατεύουν τα άκρα των κλώνων του DNA από την καταστροφή τους από το κύτταρο. Αποτελούνται από περιοχές επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών DNA που ζευγαρώνονται με συγκεκριμένες πρωτεΐνες στα άκρα των χρωμοσωμάτων – δομές DNA και πρωτεϊνών μέσα στα κύτταρα. Τα τελομερή παίζουν ρόλο στο πόσο γρήγορα γερνούν τα κύτταρα, αν και δεν είναι ξεκάθαρο πώς ακριβώς.
Οι οργανισμοί χωρίς κυκλικά χρωμοσώματα—συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, άλλων ζώων, φυτών και ακόμη και μονοκύτταρων πρωτιστών—έχουν τελομερή. Τα τελομερή λειτουργούν ως φραγμοί που εμποδίζουν την υποβάθμιση και τη βλάβη του DNA.
Εάν τα κύτταρά μας δεν είχαν τελομερή, ο κυτταρικός μηχανισμός «θα μάσησε τα άκρα των χρωμοσωμάτων και θα μεταδώσει βασικά γονίδια». Jean Karlsdair (Ανοίγει σε νέα καρτέλα), ο οποίος είναι καθηγητής στο Salk Institute for Biological Studies στην Καλιφόρνια και διευθυντής του Glenn Center for Biology of Aging Research στο Salk Institute. Το κύτταρο μπορεί επίσης να συνδέσει το άκρο ενός χρωμοσώματος στο άκρο ενός άλλου, κάτι που είπε ότι θα ήταν ένα «καταστροφικό γεγονός» για το κύτταρο.
«Επειδή τα χρωμοσώματά μας είναι γραμμικά κομμάτια DNA, έχει εξελιχθεί μια δομή που ονομάζεται τελομερές που προστατεύει τα φυσιολογικά άκρα των χρωμοσωμάτων από το να αναγνωρίζονται από τη βλάβη του DNA», είπε ο Karlseder στο Live Science.
Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, μέρος της επαναλαμβανόμενης ακολουθίας στο τελομερές χάνεται. Όταν τα τελομερή γίνονται πολύ κοντά για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά, το κύτταρο πεθαίνει ή σταματά να διαιρείται. Επομένως, δεδομένου ότι τα περισσότερα κύτταρα δεν μπορούν να ανανεώσουν τα τελομερή τους, γίνονται κοντύτερα με την ηλικία. Ο ρυθμός με τον οποίο τα τελομερή βραχύνονται έχει επίσης συνδεθεί με τους ρυθμούς γήρανσης.
Ο Jan Karlsider έλαβε το διδακτορικό του από το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας στην Αυστρία και ολοκλήρωσε μεταδιδακτορικό τόσο στο Κέντρο Εφαρμοσμένης Γενετικής (Αυστρία) όσο και στο Πανεπιστήμιο Ροκφέλερ. Σήμερα είναι καθηγητής στο Εργαστήριο Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας στο Salk Institute for Biological Studies και αποδέκτης της Έδρας Donald and Darlene Shelley.
Ποια είναι η λειτουργία των τελομερών;
Στους ανθρώπους και σε όλα τα σπονδυλωτά, τα τελομερή επαναλαμβάνουν την αλληλουχία νουκλεοτιδίων TTAGGG – δύο μόρια θυμίνης, ένα αδενίνης και τρία μόρια γουανίνης. Τα νουκλεοτίδια είναι τα μόρια που συνθέτουν την αλληλουχία του DNA. Στους ανθρώπους, αυτή η ακολουθία μπορεί να επαναληφθεί περίπου 3.000 φορές, αλλά ο αριθμός των επαναλήψεων ποικίλλει σε διαφορετικά είδη. Στο τέλος του τελομερούς, υπάρχει ένα είδος «κόμπου» που ονομάζεται βρόχος Τ, ο οποίος διατηρείται από μια συγκεκριμένη δομή πρωτεΐνης που ονομάζεται σύμπλεγμα καταφυγίου. Ο βρόχος Τ και τα καταφύγια καθιστούν πιο δύσκολο για το κύτταρο να καταστρέψει το DNA στο τέλος του χρωμοσώματος, ενώ οι επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες παρέχουν στρώματα γενετικού κώδικα που το κύτταρο μπορεί να καταστρέψει χωρίς να παρεμβαίνει στο DNA που χρειάζεται για να λειτουργήσει.
Στα περισσότερα κύτταρα, τα τελομερή μικραίνουν με την πάροδο του χρόνου επειδή το κύτταρο καταστρέφει περισσότερο από τον γενετικό του κώδικα. Ωστόσο, ορισμένα κύτταρα -όπως τα βλαστοκύτταρα, τα οποία δημιουργούν πολλούς τύπους εξειδικευμένων κυττάρων στο σώμα και τα βλαστικά κύτταρα, που αποτελούν τα ωάρια και το σπέρμα- μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα ένζυμο που ονομάζεται τελομεράση για να αναγεννήσουν τα τελομερή τους. Ορισμένες έρευνες υποδεικνύουν ότι μπορεί να υπάρχουν τρόποι να αυξηθεί ελαφρώς το μήκος των τελομερών σε άλλους τύπους κυττάρων.
Τελομερή και γήρανση
Τα περισσότερα κύτταρα δεν μπορούν να ανανεώσουν τα τελομερή τους, γεγονός που τα κάνει να μικραίνουν κατά τη διάρκεια της ζωής του κυττάρου και του οργανισμού. «Η βράχυνση των τελομερών περιορίζει πραγματικά τη διάρκεια ζωής των κυττάρων μας περιορίζοντας τον αριθμό διπλασιασμού του πληθυσμού ή των κυττάρων αναπαραγωγής που μπορούν να υποστούν», είπε ο Karlsider.
Αφού ο βιολόγος Έργο της βραβευμένης με Νόμπελ Ελίζαμπεθ Μπλάκμπερν (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Αποκαλύπτοντας τη φύση των τελομερών και την παρουσία της τελομεράσης, αρκετές μελέτες έχουν υποστηρίξει μια σχέση μεταξύ της βιολογικής ηλικίας και του μήκους των τελομερών, της γενικής υγείας και της θνησιμότητας.
2003 μελέτη στο περιοδικό χειρουργικό νυστέρι (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Διαπίστωσε ότι σε ένα δείγμα φαινομενικά υγιών ατόμων ηλικίας άνω των 60 ετών που οι ερευνητές παρακολούθησαν με την πάροδο του χρόνου, εκείνοι με μικρότερα τελομερή είχαν υψηλότερα ποσοστά θανάτου από καρδιακές παθήσεις και μολυσματικές ασθένειες. το 2013, Πρώτη μελέτη (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Στο είδος του διαπιστώθηκε ότι οι αλλαγές στον τρόπο ζωής στην άσκηση, τη διατροφή, τη διαχείριση του στρες και την κοινωνική υποστήριξη σχετίστηκαν με αυξημένο μήκος τελομερών σε μια μικρή ομάδα ανδρών με καρκίνο του προστάτη χαμηλού κινδύνου. ένα κριτική 2022 (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Έχει βρεθεί ότι η τακτική, μέτρια έως έντονη σωματική δραστηριότητα φαίνεται να βοηθά στη διατήρηση του μήκους των τελομερών. Ο ρυθμός μείωσης των τελομερών έχει συνδεθεί με τη διάρκεια ζωής σε διάφορους οργανισμούς. Μια μελέτη του 2019 στο περιοδικό Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Βρήκε ότι ενώ ένα γενικό μέτρο του μήκους των τελομερών σε έναν οργανισμό δεν είχε σχέση με τη διάρκεια ζωής, όσο πιο γρήγορα μειώνονταν το μήκος των τελομερών ενός οργανισμού, τόσο μικρότερη ήταν η διάρκεια ζωής του.
Οι ακριβείς αιτίες της γήρανσης δεν είναι ακόμα κατανοητές και δεν είναι σαφές γιατί ορισμένα είδη ζουν για λιγότερο από 1 [day]ενώ άλλοι μπορούν να ζήσουν πάνω από 400 [years]», το συγκλονιστικό άρθρο της μελέτης. Τα τελομερή μπορούν να βοηθήσουν να ρίξει φως σε αυτό το μακροχρόνιο μυστήριο.
μελέτη του 2021 στο περιοδικό GeroScience (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Υποτίθεται ότι οι συνέπειες του μήκους των τελομερών μπορούν να επηρεάσουν τη διάρκεια ζωής ενός ατόμου. Οι ερευνητές εξέτασαν τα αποτελέσματα της έρευνας από περισσότερους από 400.000 συμμετέχοντες στη UK Biobank, μια μεγάλη βάση δεδομένων με πληροφορίες υγείας από ανθρώπους που ζουν στο Ηνωμένο Βασίλειο. Διαπίστωσαν ότι τα άτομα με γενετικούς προγνωστικούς παράγοντες μεγαλύτερου μήκους τελομερών ήταν πιο πιθανό να πουν ότι οι άνθρωποι τείνουν να πιστεύουν ότι φαίνονται νεότεροι από την ηλικία τους.
Τελομερή και καρκίνος
Ένας από τους κύριους τρόπους με τους οποίους τα τελομερή συνδέονται με την υγεία είναι ο κίνδυνος καρκίνου. Όταν τα τελομερή γίνονται πολύ κοντά, το αναδιπλασιασμένο DNA είναι πιο πιθανό να καταστραφεί κατά τη διαίρεση των κυττάρων, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο καρκίνου.
Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο μια δυσλειτουργία των τελομερών μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο είναι εάν το ένζυμο τελομεράση γίνει ενεργό σε κύτταρα όπου δεν θα έπρεπε.
«Σχεδόν κάθε καρκινικό κύτταρο έχει βρει μηχανισμούς για να διατηρήσει τα τελομερή και να ξεπεράσει την οδό βράχυνσης των τελομερών», είπε ο Karlsider. Αυτό είναι που κρατά τα καρκινικά κύτταρα αθάνατα.
Το σώμα προσπαθεί να εμποδίσει τον καρκίνο αποτρέποντας τη διαίρεση των κυττάρων με πολύ κοντά τελομερή, κάτι που ονομάζεται γήρανση.
Ο Karlseder, μαζί με μια ομάδα ερευνητών στο Ινστιτούτο Salk, ολοκλήρωσε μια μελέτη που θα δημοσιευτεί το 2023 στο περιοδικό Nature. (Ανοίγει σε νέα καρτέλα), που δείχνει πώς τα τελομερή μπορούν να οδηγήσουν σε κυτταρικό θάνατο: Μιλούν με τα μιτοχόνδρια του κυττάρου, τα οποία είναι ο πάροχος ενέργειας του, για να προκαλέσουν θανατηφόρα φλεγμονή κατά τη διάρκεια κρίσεων και να ξεκινήσουν απόπτωση ως απόκριση σε εξαιρετικά κοντά τελομερή. Αυτή η διαδικασία ρίχνει φως στον τρόπο με τον οποίο τα τελομερή βοηθούν στην πρόληψη των κυττάρων από το να γίνουν καρκινικά.
αν και καποια ερευνα (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Ο Carlsider επισημαίνει ότι η προστασία ή ακόμη και η αναγέννηση των τελομερών μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής και ο κίνδυνος πρόκλησης καρκίνου το κάνει ύποπτο, είπε ο Carlsider.
«Θα ήμουν πολύ επιφυλακτικός με τις προσεγγίσεις που απλώς επιμηκύνουν τα τελομερή», είπε. «Γνωρίζουμε ότι αυτό θα οδηγήσει σε καρκίνο, όχι απαραίτητα σε μακροζωία».
Αντί να προσπαθούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής και να αντιστρέψουν τη γήρανση, είπε, οι ερευνητές θα πρέπει να επικεντρωθούν περισσότερο στην παράταση της «υγιής διάρκειάς τους» – στον χρόνο που αφιερώνουν σε καλή υγεία.
Ένας από τους σκοπούς της διαδικασίας γήρανσης, είπε ο Karlsider, “είναι πραγματικά η πρόληψη της εμφάνισης καρκίνου. Θα πρέπει να καλωσορίσουμε τη γήρανση ως μηχανισμό για την καταστολή του καρκίνου.”
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”