Telomery jsou "čepičky", které chrání konce řetězců DNA před zničením v buňce. Jsou tvořeny oblastmi opakujících se sekvencí DNA v kombinaci se specifickými proteiny na koncích chromozomů — pevně vinutých struktur DNA a proteinů uvnitř buněk. Telomery hrají roli v tom, jak rychle buňky stárnou, i když není zcela jasné, jak přesně.
Organismy bez kruhových chromozomů — včetně lidí, jiných zvířat, rostlin a dokonce i jednobuněčných protist — mají telomery. Telomery fungují jako bariéry, které brání degradaci a poškození DNA.
Kdyby naše buňky neměly telomery, buněčné stroje by "přežvýkaly konce chromozomů a základní geny", řekl Jan Karlseder (otevře se v nové záložce) , profesor na Salkově institutu pro biologická studia v Kalifornii a ředitel Glennova centra pro výzkum biologie stárnutí v Salkově institutu. Buňka by také mohla připojit konec jednoho chromozomu ke konci jiného, což by podle něj byla pro buňku "katastrofální událost".
"Protože naše chromozomy jsou lineární úseky DNA, vyvinula se struktura zvaná telomera, která chrání přirozené konce chromozomů před rozpoznáním poškození DNA," uvedl Karlseder pro časopis Live Science.
Při každém dělení buňky dochází ke ztrátě části opakující se sekvence v teloméře. Když jsou telomery příliš krátké na to, aby mohly účinně fungovat, buňka buď zemře, nebo se přestane dělit. Protože většina buněk nedokáže své telomery obnovit, s přibývajícím věkem se zkracují. Rychlost, s jakou se telomery zkracují, souvisí také s rychlostí stárnutí.
Jakou funkci plní telomery?
U člověka a všech obratlovců se v telomerách opakují nukleotidové sekvence TTAGGG — dvě molekuly thyminu, jedna adeninu a tři guaninu. Nukleotidy jsou molekuly, které tvoří sekvenci DNA. U člověka se tato sekvence může opakovat až přibližně 3000krát, ale počet opakování se u různých druhů liší. Na konci telomery se nachází jakýsi "uzel" zvaný T-smyčka, který je udržován specifickou proteinovou strukturou zvanou shelterinový komplex. Smyčka T a shelterin ztěžují buňce zničení DNA na konci chromozomu, zatímco opakující se sekvence poskytují vrstvy genetického kódu, které může buňka zničit, aniž by zasáhla do DNA, kterou potřebuje ke svému fungování.
Ve většině buněk se telomery časem zkracují, protože buňka ničí stále větší část svého genetického kódu. Některé buňky, například kmenové buňky, které vytvářejí mnoho typů specializovaných buněk, a zárodečné buňky, z nichž se tvoří vajíčka a spermie, však mohou k regeneraci svých telomer využívat enzym zvaný telomeráza. Některé výzkumy naznačují, že by mohly existovat způsoby, jak mírně prodloužit délku telomer i u jiných typů buněk.
Telomery a stárnutí
Většina buněk nedokáže své telomery obnovovat, což způsobuje jejich zkracování v průběhu života buňky i organismu. "Zkracování telomer skutečně určuje životnost našich buněk tím, že omezuje počet zdvojení populace nebo proliferaci, kterou mohou buňky podstoupit," řekl Karlseder.
Od doby, kdy bioložka Elizabeth Blackburnová získala Nobelovu cenu za práci (otevře se v nové záložce), v níž odhalila podstatu telomer a existenci enzymu telomerázy, potvrdilo mnoho studií souvislost mezi biologickým věkem, délkou telomer, celkovým zdravotním stavem a úmrtností.
Studie z roku 2003 v časopise The Lancet (otevře se v nové záložce) zjistila, že na vzorku zdánlivě zdravých lidí starších 60 let, které vědci dlouhodobě sledovali, měli lidé s kratšími telomerami vyšší úmrtnost na srdeční i infekční choroby. V roce 2013 první studie (otevře se v nové záložce) svého druhu zjistila, že změny životního stylu v oblasti cvičení, stravování, zvládání stresu a sociální podpory souvisely s prodloužením délky telomer u malé skupiny mužů s nízkým rizikem rakoviny prostaty. Přehled z roku 2022 (otevře se v nové záložce) zjistil, že pravidelná střední až intenzivní fyzická aktivita zřejmě pomáhá zachovat délku telomer. Míra zkracování telomer byla u různých organismů spojena s délkou života. Studie z roku 2019 v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (otevře se v nové záložce) zjistila, že zatímco obecné měření délky telomer organismu nemělo žádnou souvislost s délkou života, čím rychleji se telomery organismu zkracovaly, tím kratší byla jejich délka života.
"Přesné příčiny stárnutí stále nejsou známy a není jasné, proč některé druhy žijí méně než 1 den, zatímco jiné mohou žít více než 400 let," stojí v úvodu studie. Telomery by mohly pomoci tuto dlouholetou záhadu objasnit.
Studie z roku 2021 v časopise GeroScience (otevře se v nové záložce) uvádí, že důsledky délky telomer mohou ovlivnit to, jak člověk vypadá starý. Výzkumníci zkoumali výsledky průzkumu více než 400 000 účastníků britské Biobanky, rozsáhlé databáze zdravotních informací od lidí žijících ve Spojeném království. Zjistili, že lidé, kteří měli genetické prediktory delší délky telomer, častěji uváděli, že lidé mají tendenci si myslet, že vypadají mladší, než je jejich věk.
Související: Co jsou to „modré zóny“ a skutečně ukrývají tajemství delšího života?
Telomery a rakovina
Hlavním způsobem, jakým telomery souvisejí se zdravím, je riziko vzniku rakoviny. Pokud jsou telomery velmi krátké, je pravděpodobnější, že dojde k poškození DNA kopírované během buněčného dělení, což může zvýšit riziko vzniku rakoviny.
Dalším způsobem, jak může porucha telomer vést k rakovině, je, že se enzym telomeráza stane aktivním v buňkách, kde by neměl být.
"V podstatě každá nádorová buňka si našla mechanismy, jak udržet telomery a překonat cestu zkracování telomer," řekl Karlseder. "A to je to, co udržuje rakovinné buňky nesmrtelné."
Tělo se snaží zabránit rakovině tím, že brání buňkám s příliš krátkými telomerami v dělení, což se nazývá senescence.
Karlseder spolu s týmem vědců ze Salkova institutu dokončil studii, která byla zveřejněna v roce 2023 v časopise Nature (otevře se v nové záložce) , a ukázal, jak mohou telomery vyvolat buněčnou smrt: Během krize, zahájení programované buněčné smrti v reakci na kriticky krátké telomery, mluví s mitochondriemi buňky, jejími dodavateli energie, a způsobují smrtící zánět. Tento proces vrhá světlo na to, jak telomery pomáhají předcházet rakovinnému bujení buněk.
Ačkoli některé výzkumy (otevře se v nové záložce) naznačují, že ochrana nebo dokonce regenerace telomer by mohla prodloužit délku života, podle Karlsedera je to riskantní vzhledem k riziku vzniku rakoviny.
“Velmi bych varoval před přístupy, které jednoduše prodlužují telomery, ” řekl. “Víme, že to povede k rakovině, a ne nutně k dlouhému životu.”
Spíše než na snahu prodloužit délku života a zvrátit stárnutí by se podle něj měli vědci zaměřit na prodloužení "délky zdraví" — doby, kterou stráví v dobrém zdravotním stavu.
Jedním z cílů procesu stárnutí je skutečně zabránit vzniku rakoviny," řekl Karlseder. "Měli bychom stárnutí vítat jako mechanismus potlačující rakovinu."
