Теломеры и их роль в процессе старения

Старение — это неотъемлемый процесс нашей жизни. Понимание того, почему мы стареем или что вызывает старение, является загадкой, которую ученые все еще пытаются решить. По данному вопросу существует множество теорий:

• Окислительный стресс повреждает ДНК
• Виновата глюкоза
• Наши клетки следуют заранее запрограммированному биологическому расписанию независимо от каких-либо других факторов.

Скорее всего, это сочетание всех этих факторов, а также некоторых других причин, которые мы еще не обнаружили.

Роль теломер в старении

Одна теория предполагает, что процесс старения хотя бы частично связан с нашими теломерами. Теломеры — это маленькие защитные колпачки на концах молекул ДНК. Их работа заключается в том, чтобы не допустить износа концов хромосом или прилипания друг к другу, подобно пластиковым наконечникам на концах шнурков.

Теломеры также играют важную роль в обеспечении правильного копирования нашей ДНК при делении клеток, но благодаря причуде механизма репликации ДНК, несколько нуклеотидов (строительные блоки ДНК) на самом конце цепи не передаются в новую копию ДНК, что приводит к потере некоторой генетической информации; это как если бы вы ксерокопировали один и тот же документ, каждый раз отрезая последнюю строчку текста на странице. Таким образом, нити ДНК становятся короче и короче с каждым делением клетки.

Но потеря этой генетической информации не критична, ведь теломеры состоят из одной и той же последовательности шести нуклеотидов, повторяющихся снова и снова, которые при делении клетки становятся короче; это защищает важную часть ДНК, которая несет генетический код.

В яйцеклетках и сперматозоидах есть фермент, называемый теломеразой, который добавляет эти повторяющиеся последовательности в конец цепей ДНК, поэтому, теломеры в этих клетках не укорачиваются. В других клетках теломераза менее активна, что приводит к постепенному укорочению теломер со временем.

Укорочение теломер — это одна из причин старения, потому что клетки больше не могут делиться, когда теломеры слишком короткие. Как только они достигают критической точки, клетка становится неактивной, медленно накапливает урон, который она не может восстановить и умирает. Этот предел деления клеток называется Пределом Хейфлика, после того, как исследователь Леонард Хейфлик обнаружил, что нормальные человеческие клетки делятся примерно 50-52 раза.

Удлинение теломер, как лекарство от старости

Слишком короткий теломер посылает сигнал о том, что в ДНК есть проблема. Проблемную ДНК нужно восстанавливать, а не непрерывно копировать, поэтому важно, чтобы сломанная ДНК была помечена и быстро восстановлена с помощью механизмов восстановления клеток. В этом смысле, теломеры играют важную роль в предотвращении рака, который является неконтролируемым делением клеток. Вот почему мы не можем просто продлить жизнь наших клеток, ускорив регенерацию теломер с помощью большего количества теломер-продуцирующей теломеразы: наши встроенные системы борьбы с раком перестали бы правильно функционировать.

Оказывается, важна не только длина теломера, но и форма и структура теломера. Здоровые теломеры образованы на окончаниях хромосом, это аккуратные маленькие петли в форме скрепки, конец которых спрятан и надежно защищен. Если вы когда-либо пытались сформировать петлю или узел с кусочком нити, вы будете знать, что по мере того, как кусочек нити становится все короче и короче, формировать его в петлю становится все труднее. То же самое с теломерами.

Когда эта петля разворачивается и обнажается конец — «звучит» сигнал тревоги, указывающий на поломку ДНК. Деление клетки прекращается и клетка начинает стареть, она больше не может должным образом реагировать на повреждения. Последующее медленное ухудшение функций является частью процесса старения.

Значит ли это, что длинные и здоровые теломеры = ключ к долгой жизни? Нам еще многое предстоит узнать, прежде чем мы сможем ответить на этот вопрос, но на текущий момент мы не можем с уверенностью это сказать. Тем не менее, мы знаем, что плохой образ жизни (курение или воздействие ультрафиолета) может ускорить деградацию наших теломер, поэтому для нас было бы разумно принять меры, чтобы замедлить этот процесс.