Telomeerit ovat "korkkeja", jotka suojaavat DNA-juosteiden päitä solun tuhoutumiselta. Ne koostuvat toistuvien DNA-sekvenssien alueista, jotka on yhdistetty tiettyihin proteiineihin kromosomien päissä; ne ovat solujen sisällä olevia DNA:n ja proteiinien tiukasti kietoutuneita rakenteita. Telomeerit vaikuttavat siihen, miten nopeasti solut vanhenevat, vaikka tarkkaan ottaen ei olekaan täysin selvää, miten.
Eliöillä, joilla ei ole pyöreitä kromosomeja, kuten ihmisillä, muilla eläimillä, kasveilla ja jopa yksisoluisilla alkueläimillä, on telomeerit. Telomeerit toimivat esteinä, jotka estävät DNA:n hajoamisen ja turmeltumisen.
Jos soluissamme ei olisi telomeerejä, solukoneisto "purisi kromosomien päät ja keskeiset geenit pois", sanoo Jan Karlseder (avautuu uudessa välilehdessä) , Kaliforniassa sijaitsevan Salk Institute for Biological Studies -instituutin professori ja Salk-instituutin ikääntymisen biologian tutkimuksen Glenn-keskuksen johtaja. Solu saattaa myös liittää yhden kromosomin pään toisen kromosomin päähän, mikä olisi hänen mukaansa "katastrofaalinen tapahtuma" solulle.
"Koska kromosomimme ovat lineaarisia DNA-kappaleita, on kehittynyt telomeeriksi kutsuttu rakenne, joka suojaa kromosomien luonnollisia päitä DNA-vaurioiden tunnistamiselta", Karlseder kertoi Live Science -lehdelle.
Aina kun solu jakautuu, osa telomeerin toistuvasta sekvenssistä katoaa. Kun telomeerit lyhenevät liian lyhyiksi toimiakseen tehokkaasti, solu joko kuolee tai lakkaa jakautumasta. Koska useimmat solut eivät pysty uudistamaan telomeerejaan, ne lyhenevät ihmisten ikääntyessä. Telomeerien lyhenemisnopeus on myös yhdistetty ikääntymisnopeuteen.
Mikä on telomeerien tehtävä?
Ihmisillä ja kaikilla selkärankaisilla telomeereissä toistuu nukleotidisekvenssi TTAGGG — kaksi tymiini-, yksi adeniini- ja kolme guaniinimolekyyliä. Nukleotidit ovat molekyylejä, jotka muodostavat DNA:n sekvenssin. Ihmisillä tämä sekvenssi voi toistua jopa noin 3 000 kertaa, mutta toistojen määrä vaihtelee eri lajeilla. Telomeerin lopussa on eräänlainen "solmu", jota kutsutaan T-silmukaksi ja jota ylläpitää erityinen proteiinirakenne, jota kutsutaan shelteriinikompleksiksi. T-silmukka ja shelteriini vaikeuttavat solun DNA:n tuhoamista kromosomin lopussa, kun taas toistuvat sekvenssit muodostavat geneettisen koodin kerroksia, jotka solu voi tuhota häiritsemättä sen toiminnassaan tarvitsemaa DNA:ta.
Useimmissa soluissa telomeerit lyhenevät ajan myötä, kun solu tuhoaa yhä enemmän geneettistä koodiaan. Jotkin solut, kuten kantasolut, jotka tuottavat kehon erityyppisiä erikoistuneita soluja, ja sukusolut, jotka muodostavat munasoluja ja siittiöitä, voivat kuitenkin käyttää telomeraasi-nimistä entsyymiä telomeeriensä uudistamiseen. Jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että telomeerien pituutta voitaisiin lisätä hieman muissakin solutyypeissä.
Telomeerit ja ikääntyminen
Useimmat solut eivät pysty uudistamaan telomeerejaan, minkä vuoksi ne lyhenevät sekä solun että organismin eliniän aikana. "Telomeerien lyheneminen todella asettaa soluillemme eliniän rajoittamalla populaatiokaksinkertaistumisten tai solujen lisääntymisen määrää", Karlseder sanoi.
Sen jälkeen, kun biologi Elizabeth Blackburnin Nobel-palkittu työ (avautuu uudessa välilehdessä) paljasti telomeerien luonteen ja telomeraasientsyymin olemassaolon, monet tutkimukset ovat tukeneet yhteyttä biologisen iän, telomeerien pituuden, yleisen terveyden ja kuolleisuuden välillä;
The Lancet -lehdessä vuonna 2003 julkaistussa tutkimuksessa (avautuu uuteen välilehteen) havaittiin, että näennäisesti terveiden, yli 60-vuotiaiden ihmisten otoksessa, jota tutkijat seurasivat ajan mittaan, lyhyempien telomeerien omaavilla ihmisillä oli suurempi kuolleisuus sekä sydän- että tartuntatauteihin. Vuonna 2013 tehdyssä ensimmäisessä laatuaan vastaavassa tutkimuksessa (avautuu uuteen välilehteen) todettiin, että liikuntaa, ruokavaliota, stressinhallintaa ja sosiaalista tukea koskevat elämäntapamuutokset olivat yhteydessä telomeerien pituuden kasvuun pienessä ryhmässä miehiä, joilla oli matalan riskin eturauhassyöpä. Vuonna 2022 julkaistussa katsauksessa (avautuu uuteen välilehteen) todettiin, että säännöllinen kohtalainen tai runsas liikunta näytti auttavan säilyttämään telomeerien pituuden. Telomeerien lyhenemisnopeus on yhdistetty elinikään useissa eri organismeissa. Vuonna 2019 Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa (avautuu uuteen välilehteen) todettiin, että vaikka elimistön telomeerien pituuden yleisellä mittauksella ei ollut mitään yhteyttä elinikään, mitä nopeammin elimistön telomeerien pituus lyheni, sitä lyhyempi oli elinaika.
"Ikääntymisen täsmällisiä syitä ei vieläkään ymmärretä, eikä ole selvää, miksi jotkut lajit elävät alle yhden [päivän], kun taas toiset voivat elää yli 400 [vuotta]", lukee tutkimuksen avauksessa. Telomeerit voisivat auttaa valaisemaan tätä pitkään jatkunutta mysteeriä.
GeroScience-lehdessä vuonna 2021 julkaistussa tutkimuksessa (avautuu uuteen välilehteen) esitetään, että telomeerien pituuden seuraukset voivat vaikuttaa siihen, kuinka vanhalta ihminen näyttää. Tutkijat tarkastelivat tutkimustuloksia yli 400 000 osallistujalta UK Biobankissa, joka on suuri tietokanta Yhdistyneessä kuningaskunnassa asuvien ihmisten terveystiedoista. He havaitsivat, että ihmiset, joilla oli geneettisiä ennusteita pidemmästä telomeerien pituudesta, olivat todennäköisemmin sitä mieltä, että ihmiset pitivät heitä yleensä ikäänsä nuorempina.
- Aiheeseen liittyvä: Mitä ovat "siniset vyöhykkeet", ja pitävätkö ne todellakin pidemmän elämän salaisuudet?
Telomeerit ja syöpä
Telomeerit liittyvät terveyteen pääasiassa syöpäriskin kautta. Kun telomeerit jäävät hyvin lyhyiksi, solunjakautumisen aikana kopioituva DNA vaurioituu todennäköisemmin, mikä voi lisätä syöpäriskiä.
Toinen tapa, jolla telomeerin toimintahäiriö voi johtaa syöpään, on telomeraasientsyymin aktivoituminen soluissa, joissa sen ei pitäisi olla aktiivinen.
"Melkein jokainen syöpäsolu on löytänyt mekanismeja, joilla se voi ylläpitää telomeerejä ja voittaa telomeerien lyhentymisreitin", Karlseder sanoi. "Ja juuri se pitää syöpäsolut kuolemattomina."
Elimistö yrittää torjua syöpää estämällä soluja, joiden telomeerit ovat liian lyhyet, jakautumasta, mitä kutsutaan senesenssiksi.
Karlseder yhdessä Salk-instituutin tutkijaryhmän kanssa teki vuonna 2023 Nature-lehdessä (avautuu uuteen välilehteen) julkaistun tutkimuksen, joka osoittaa, miten telomeerit voivat laukaista solukuoleman: Ne puhuvat solun mitokondrioille, sen energiantuottajalle, aiheuttaakseen tappavan tulehduksen kriisin aikana, jolloin ohjelmoitu solukuolema käynnistyy kriittisen lyhyiden telomeerien seurauksena. Prosessi valaisee sitä, miten telomeerit auttavat estämään solujen syöpäkasvaimen syntymistä.
Vaikka jotkut tutkimukset (avautuu uudessa välilehdessä) viittaavat siihen, että telomeerien suojaaminen tai jopa uudistaminen voisi pidentää elinikää, Karlsederin mukaan syövän aiheuttamisen riski tekee tästä arkaluonteista.
“Varoittaisin suuresti lähestymistavoista, jotka yksinkertaisesti pidentävät telomeerejä,” hän sanoi. “Tiedämme, että se johtaa syöpään, eikä välttämättä pitkään elinikään.”
Hän sanoi, että sen sijaan, että tutkijat yrittäisivät pidentää elinikää ja kääntää ikääntymistä päinvastaiseksi, heidän olisi keskityttävä pikemminkin pidentämään "terveyden kestoa" sitä aikaa, jonka he viettävät hyvässä kunnossa.
Yksi ikääntymisprosessin tarkoituksista “on todella estää syövän syntyminen", Karlseder sanoi. "Meidän pitäisi suhtautua myönteisesti ikääntymiseen syöpää ehkäisevänä mekanismina."
