A telomerek azok a "sapkák", amelyek a DNS-szálak végeit védik a sejt általi pusztulástól. A kromoszómák végén található, ismétlődő DNS-szekvenciákból és specifikus fehérjékből álló területekből állnak; a sejtek belsejében a DNS és a fehérjék szorosan tekeredő struktúrái. A telomerek szerepet játszanak abban, hogy a sejtek milyen gyorsan öregednek, bár pontosan hogyan, az nem teljesen világos.
A körkörös kromoszómák nélküli szervezetek, köztük az emberek, más állatok, növények és még az egysejtűek is rendelkeznek telomerekkel. A telomerek gátként működnek, megakadályozva a DNS lebomlását és megrongálódását.
Ha a sejtjeinknek nem lennének telomereik, a sejtgépezet "lerágná a kromoszómák végeit és az alapvető géneket" - mondta Jan Karlseder (új lapon nyílik meg) , a kaliforniai Salk Institute for Biological Studies professzora és a Salk Institute öregedésbiológiai kutatóközpontjának igazgatója. A sejt az egyik kromoszóma végét egy másik kromoszóma végéhez is csatolhatja, ami szerinte "katasztrofális esemény" lenne a sejt számára.
"Mivel a kromoszómáink lineáris DNS-darabok, kialakult egy telomer nevű struktúra, amely megvédi a kromoszómák természetes végeit a DNS-károsodás felismerésétől" - mondta Karlseder a Live Science-nek.
Minden egyes sejtosztódáskor a telomerben lévő ismétlődő szekvencia egy része elvész. Amikor a telomerek túl rövidek lesznek ahhoz, hogy hatékonyan működjenek, a sejt vagy elpusztul, vagy leáll az osztódás. Mivel tehát a legtöbb sejt nem tudja regenerálni a telomereket, azok az emberek öregedésével egyre rövidebbek lesznek. A telomerek rövidülésének sebességét az öregedés mértékével is összefüggésbe hozták.
Mi a telomerek funkciója?
Az emberben és minden gerincesben a telomerek a TTAGGG &mdash nukleotidszekvenciát ismétlik; két timin, egy adenin és három guanin molekula. A nukleotidok azok a molekulák, amelyek a DNS szekvenciáját alkotják. Az emberekben ez a szekvencia akár 3000-szer is megismétlődhet, de az ismétlődések száma a különböző fajoknál eltérő. A telomer végén egyfajta "csomó", a T-hurok található, amelyet egy speciális fehérjeszerkezet, a shelterin komplex tart fenn. A T-hurok és a shelterin megnehezíti a sejt számára, hogy a kromoszóma végén lévő DNS-t elpusztítsa, míg az ismétlődő szekvenciák a genetikai kód olyan rétegeit biztosítják, amelyeket a sejt elpusztíthat anélkül, hogy a működéséhez szükséges DNS-t megzavarná.
A legtöbb sejtben a telomerek idővel rövidülnek, ahogy a sejt egyre több genetikai kódot pusztít el. Egyes sejtek azonban, mint például az őssejtek, amelyek a test számos speciális sejtjét létrehozzák, valamint a csírasejtek, amelyek petesejteket és spermiumokat képeznek, képesek egy telomeráz nevű enzim segítségével regenerálni telomerjeiket. Egyes kutatások azt jelzik, hogy más típusú sejteknél is lehet mód a telomerek hosszának kismértékű növelésére.
A telomerek és az öregedés
A legtöbb sejt nem képes regenerálni a telomereket, így azok a sejtek és a szervezet életében is egyre rövidebbek lesznek. "A telomerek rövidülése valóban meghatározza a sejtek élettartamát azáltal, hogy korlátozza a sejtek által végrehajtható populációduplázódások vagy proliferációk számát" - mondta Karlseder.
Elizabeth Blackburn biológus Nobel-díjas munkája (új lapon nyílik meg) óta, amelyben feltárta a telomerek természetét és a telomeráz enzim létezését, számos tanulmány alátámasztja a biológiai életkor, a telomerek hossza, az általános egészségi állapot és a halálozás közötti kapcsolatot.
A The Lancet című folyóiratban 2003-ban megjelent tanulmány (új lapon nyílik meg) megállapította, hogy a 60 év feletti, látszólag egészségesnek tűnő emberek mintájában, akiket a kutatók hosszú időn keresztül követtek, a rövidebb telomerrel rendelkezőknél magasabb volt a szívbetegségek és a fertőző betegségek okozta halálozás aránya. 2013-ban az első ilyen jellegű tanulmány (új fülön nyílik meg) megállapította, hogy az életmódbeli változások a testmozgás, az étrend, a stresszkezelés és a társadalmi támogatás terén összefüggésbe hozhatóak a telomerek hosszának növekedésével a férfiak egy kis csoportjában, akik alacsony kockázatú prosztatarákban szenvedtek. Egy 2022-es áttekintés (új fülön nyílik meg) megállapította, hogy a rendszeres mérsékelt vagy erőteljes testmozgás láthatóan segít megőrizni a telomerek hosszát. A telomerek rövidülésének mértékét számos szervezetben az élettartammal hozták összefüggésbe. A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban 2019-ben megjelent tanulmány (új fülön nyílik meg) megállapította, hogy bár egy szervezet telomerhosszának általános mérése nem mutatott összefüggést az élettartammal, minél gyorsabban csökkent egy szervezet telomerhossza, annál rövidebb volt az élettartama.
"Az öregedés pontos okait még mindig nem értjük, és nem világos, hogy egyes fajok miért élnek kevesebb mint 1 [napot], míg mások több mint 400 [évet]" - olvasható a tanulmány frappáns bevezetőjében. A telomerek segíthetnek fényt deríteni erre a régóta fennálló rejtélyre.
A GeroScience című folyóiratban 2021-ben megjelent tanulmány (új lapon nyílik meg) azt állítja, hogy a telomerek hosszának következményei hatással lehetnek arra, hogy az ember mennyire néz ki öregnek. A kutatók az Egyesült Királyságban élő emberek egészségügyi adatait tartalmazó nagy adatbázis, a UK Biobank több mint 400 000 résztvevőjének felmérési eredményeit vizsgálták. Azt találták, hogy azok az emberek, akiknél a hosszabb telomerhossz genetikai előrejelzői voltak, nagyobb valószínűséggel mondták azt, hogy az emberek hajlamosak fiatalabbnak tartani őket a koruknál.
- Kapcsolódó: Mik azok a „kék zónák”, és valóban rejtik-e a hosszabb élet titkait?
A telomerek és a rák
A telomerek és az egészség egyik legfontosabb kapcsolata a rák kockázatán keresztül áll fenn. Ha a telomerek nagyon rövidek lesznek, a sejtosztódás során másolt DNS nagyobb valószínűséggel sérül, ami növelheti a rák kockázatát.
Egy másik módja annak, hogy a telomerek hibás működése rákhoz vezethet, ha a telomeráz enzim olyan sejtekben is aktívvá válik, ahol nem kellene.
"Nagyjából minden egyes rákos sejt talált olyan mechanizmusokat, amelyek segítségével fenntartja a telomert és legyőzi a telomer-rövidülési útvonalat" - mondta Karlseder. "És ez az, ami a rákos sejteket halhatatlannak tartja."
A szervezet úgy próbálja megakadályozni a rák kialakulását, hogy a túl rövid telomerekkel rendelkező sejtek nem osztódnak, amit szeneszcenciának nevezünk.
Karlseder a Salk Institute kutatócsoportjával együtt elkészítette a Nature című folyóiratban 2023-ban megjelent tanulmányát (új lapon nyílik meg) , amely bemutatja, hogy a telomerek hogyan válthatják ki a sejthalált: Beszélnek a sejt mitokondriumával, a sejt energiaszolgáltatójával, hogy halálos gyulladást okozzanak a válság során, a kritikusan rövid telomerek hatására bekövetkező programozott sejthalál megindulását. A folyamat rávilágít arra, hogy a telomerek hogyan segítik a sejtek rákká válásának megelőzését.
Bár egyes kutatások (új lapon nyílik meg) azt sugallják, hogy a telomerek védelme vagy akár regenerálása meghosszabbíthatja az élettartamot, Karlseder szerint a rák kialakulásának kockázata miatt ez kockázatos.
“Nagyon óvakodnék azoktól a megközelítésektől, amelyek egyszerűen meghosszabbítják a telomereket,” mondta. “Tudjuk, hogy ez rákhoz vezet, és nem feltétlenül hosszú élettartamhoz.”
Szerinte ahelyett, hogy megpróbálnák meghosszabbítani az élettartamot és visszafordítani az öregedést, a kutatóknak inkább az "egészségügyi élettartam" — a jó egészségben töltött idő meghosszabbítására kellene összpontosítaniuk.
Az öregedési folyamat egyik célja “valóban az, hogy megelőzzük a rák kialakulását" - mondta Karlseder. "Üdvözölnünk kellene az öregedést, mint a rákot elnyomó mechanizmust".
