Telomerai - tai "dangteliai", kurie apsaugo DNR grandinių galus nuo sunaikinimo ląstelėje. Jas sudaro pasikartojančių DNR sekų sritys, sujungtos su specifiniais baltymais chromosomų galuose, t. y. ląstelėse esančiose glaudžiai suvyniotose DNR ir baltymų struktūrose. Telomerai turi įtakos greitam ląstelių senėjimui, nors nėra visiškai aišku, kaip tiksliai.
Organizmai, neturintys žiedinių chromosomų, įskaitant žmones, kitus gyvūnus, augalus ir net vienaląsčius protistus, turi telomerus. Telomerai veikia kaip barjerai, neleidžiantys DNR degraduoti ir būti pažeistai.
Jei mūsų ląstelės neturėtų telomerų, ląstelės mechanizmai "išgraužtų chromosomų galus ir esminius genus", - sakė Janas Karlsederis (atsidaro naujame skirtuke) , Salko biologinių tyrimų instituto Kalifornijoje profesorius ir Salko instituto Glenno senėjimo biologijos tyrimų centro direktorius. Ląstelė taip pat gali prijungti vienos chromosomos galą prie kitos chromosomos galo, o tai, pasak jo, ląstelei būtų "pražūtingas įvykis".
"Kadangi mūsų chromosomos yra linijinės DNR dalys, išsivystė struktūra, vadinama telomera, kuri apsaugo natūralius chromosomų galus nuo atpažinimo kaip DNR pažeidimo", - "Live Science" sakė Karlsederis.
Kiekvieną kartą ląstelei dalijantis prarandama tam tikra telomerų pasikartojančios sekos dalis. Kai telomerai tampa per trumpi, kad galėtų veiksmingai veikti, ląstelė miršta arba nustoja dalytis. Kadangi dauguma ląstelių negali atsinaujinti telomerų, senstant jos trumpėja. Telomerų trumpėjimo greitis taip pat susijęs su senėjimo tempais.
Kokia telomerų funkcija?
Žmonių ir visų stuburinių gyvūnų telomerose kartojasi nukleotidų seka TTAGGGG — dvi timino, viena adenino ir trys guanino molekulės. Nukleotidai - tai molekulės, sudarančios DNR seką. Žmogaus organizme ši seka gali pasikartoti iki maždaug 3000 kartų, tačiau skirtingų rūšių organizmuose pasikartojimų skaičius skiriasi. Telomeros gale yra savotiškas "mazgas", vadinamas T formos kilpa, kurią palaiko specifinė baltymų struktūra, vadinama shelterino kompleksu. T kilpa ir shelterinas apsunkina ląstelės galimybes sunaikinti chromosomos gale esančią DNR, o pasikartojančios sekos sudaro genetinio kodo sluoksnius, kuriuos ląstelė gali sunaikinti nepažeisdama jai reikalingos DNR.
Daugumoje ląstelių telomerai laikui bėgant trumpėja, nes ląstelė sunaikina vis daugiau savo genetinio kodo. Tačiau kai kurios ląstelės, pavyzdžiui, kamieninės ląstelės, iš kurių susidaro daugybė specializuotų organizmo ląstelių, ir lytinės linijos ląstelės, iš kurių formuojasi kiaušinėliai ir spermatozoidai, gali naudoti fermentą telomerazę telomerams atkurti. Kai kurie tyrimai rodo, kad gali būti būdų, kaip šiek tiek padidinti telomerų ilgį kitų tipų ląstelėse.
Telomerai ir senėjimas
Dauguma ląstelių negali atkurti savo telomerų, todėl per visą ląstelės ir organizmo gyvavimo laiką jie trumpėja. "Telomerų trumpėjimas iš tikrųjų nustato mūsų ląstelių gyvavimo trukmę, nes riboja populiacijos padvigubėjimų arba ląstelių dauginimosi skaičių, - sakė Karlsederis.
Nuo biologės Elizabeth Blackburn Nobelio premijos laureato darbo (atsidaro naujame skirtuke), atskleidusio telomerų prigimtį ir fermento telomerazės egzistavimą, atlikta daug tyrimų, patvirtinančių ryšį tarp biologinio amžiaus, telomerų ilgio, bendros sveikatos ir mirtingumo.
2003 m. žurnale "The Lancet" (atveriamas naujame skirtuke) atlikto tyrimo metu nustatyta, kad iš paimtų iš pažiūros sveikų vyresnių nei 60 metų žmonių, kuriuos mokslininkai stebėjo ilgą laiką, trumpesnius telomerus turinčių žmonių mirtingumas nuo širdies ir infekcinių ligų buvo didesnis. 2013 m. atliktame pirmajame tokio pobūdžio tyrime (atveriamas naujame skirtuke) nustatyta, kad gyvenimo būdo pokyčiai, susiję su fiziniais pratimais, mityba, streso valdymu ir socialine parama, buvo susiję su didesniu telomerų ilgiu nedidelėje vyrų, sergančių mažos rizikos prostatos vėžiu, grupėje. 2022 m. apžvalgoje (atveriama naujame skirtuke) nustatyta, kad reguliarus vidutinio intensyvumo ir intensyvus fizinis aktyvumas padeda išsaugoti telomerų ilgį. Įvairių organizmų telomerų trumpėjimo greitis yra susijęs su gyvenimo trukme. 2019 m. žurnale "Proceedings of the National Academy of Sciences" paskelbtame tyrime (atveriamas naujame skirtuke) nustatyta, kad nors bendras organizmo telomerų ilgio matavimas neturėjo jokio ryšio su gyvenimo trukme, tačiau kuo greičiau mažėjo organizmo telomerų ilgis, tuo trumpesnė buvo jo gyvenimo trukmė.
"Tikslios senėjimo priežastys vis dar nesuprantamos ir neaišku, kodėl kai kurios rūšys gyvena mažiau nei 1 dieną, o kitos - daugiau nei 400 metų", - rašoma įspūdingame tyrimo įžanginiame žodyje. Telomerai gali padėti įminti šią ilgai besitęsiančią mįslę.
2021 m. žurnale "GeroScience" (atveriamas naujame skirtuke) paskelbtame tyrime teigiama, kad telomerų ilgio pasekmės gali turėti įtakos tam, kaip žmogus atrodo senas. Mokslininkai išnagrinėjo daugiau kaip 400 000 Jungtinės Karalystės Biobanko - didelės Jungtinėje Karalystėje gyvenančių žmonių sveikatos informacijos duomenų bazės - dalyvių apklausos rezultatus. Jie nustatė, kad žmonės, kurių telomerų ilgį lėmė genetiniai veiksniai, dažniau teigė, kad žmonės buvo linkę manyti, jog jie atrodo jaunesni nei jų amžius.
- Susiję: Kas yra „mėlynosios zonos“ ir ar jos tikrai slepia ilgesnio gyvenimo paslaptis?
Telomerai ir vėžys
Svarbiausias telomerų sąsajos su sveikata aspektas yra vėžio rizika. Kai telomerai tampa labai trumpi, ląstelės dalijimosi metu kopijuojama DNR gali būti pažeista, o tai gali padidinti vėžio riziką.
Kitas būdas, kaip telomerų funkcijos sutrikimas gali sukelti vėžį, yra tas, kad telomerazės fermentas tampa aktyvus ląstelėse, kuriose jis neturėtų būti aktyvus.
"Beveik kiekviena vėžinė ląstelė yra atradusi mechanizmus, kaip išlaikyti telomerus ir įveikti telomerų trumpėjimo kelią", - sakė Karlsederis. "Būtent dėl to vėžinės ląstelės išlieka nemirtingos."
Organizmas stengiasi užkirsti kelią vėžiui, neleisdamas dalytis ląstelėms, kurių telomerai pernelyg trumpi, ir tai vadinama senėjimu.
Karlsederis kartu su Salko instituto mokslininkų komanda atliko tyrimą, kuris 2023 m. buvo paskelbtas žurnale "Nature" (atveriamas naujame skirtuke) , parodantį, kaip telomerai gali sukelti ląstelių mirtį: Jos bendrauja su ląstelės mitochondrijomis, jos energijos tiekėjomis, kad sukeltų mirtiną uždegimą krizės metu - užprogramuotos ląstelių mirties inicijavimą reaguojant į kritiškai trumpus telomerus. Šis procesas atskleidžia, kaip telomerai padeda apsaugoti ląsteles nuo vėžinių susirgimų.
Nors kai kurie tyrimai (atsidaro naujame skirtuke) rodo, kad telomerų apsauga ar net atkūrimas galėtų pailginti gyvenimo trukmę, Karlsederis teigė, kad dėl rizikos sukelti vėžį tai yra rizikinga.
“Aš labai atsargiai vertinčiau metodus, kurie tiesiog pailgina telomerus, ” jis sakė: “Mes žinome, kad tai gali sukelti vėžį ir nebūtinai pailginti gyvenimo trukmę.”;
Pasak jo, užuot bandę pailginti gyvenimo trukmę ir sustabdyti senėjimą, mokslininkai turėtų daugiau dėmesio skirti tam, kad pailgėtų "sveikatos trukmė" — laikas, kurį jie praleidžia būdami geros sveikatos.
Vienas iš senėjimo proceso tikslų - užkirsti kelią vėžio atsiradimui", - sakė Karlsederis. "Turėtume sveikinti senėjimą kaip vėžį slopinantį mechanizmą."
