Telomere so "pokrovčki", ki ščitijo konce verig DNK, da jih celica ne uniči. Sestavljajo jih območja ponavljajočih se zaporedij DNK v kombinaciji s posebnimi beljakovinami na koncih kromosomov — tesno zavitih struktur DNK in beljakovin v celicah. Telomere imajo vlogo pri tem, kako hitro se celice starajo, čeprav ni povsem jasno, kako.
Organizmi, ki nimajo krožnih kromosomov, vključno z ljudmi, drugimi živalmi, rastlinami in celo enoceličnimi protisti, imajo telomere. Telomere delujejo kot ovire, ki preprečujejo razgradnjo in poškodovanje DNK.
Če naše celice ne bi imele telomerov, bi celični stroji "odžirali konce kromosomov in bistvene gene", je dejal Jan Karlseder (odpre se v novem zavihku) , profesor na Inštitutu za biološke študije Salk v Kaliforniji in direktor Glennovega centra za raziskave biologije staranja na Inštitutu Salk. Celica lahko tudi priključi konec enega kromosoma na konec drugega, kar bi bil po njegovih besedah "katastrofalen dogodek" za celico.
"Ker so naši kromosomi linearni deli DNK, se je razvila struktura, imenovana telomera, ki varuje naravne konce kromosomov pred prepoznavanjem poškodb DNK," je za Live Science povedal Karlseder.
Ob vsaki delitvi celice se del ponavljajočega se zaporedja v telomeri izgubi. Ko telomere postanejo prekratke za učinkovito delovanje, celica umre ali se preneha deliti. Ker večina celic ne more obnoviti svojih telomerov, se ti s staranjem ljudi krajšajo. Hitrost krajšanja telomerov je povezana tudi s hitrostjo staranja.
Katera je funkcija telomerov?
Pri ljudeh in vseh vretenčarjih telomere ponavljajo nukleotidno zaporedje TTAGGGG — dve molekuli tima, en adenin in tri molekule gvanina. Nukleotidi so molekule, ki sestavljajo zaporedje DNK. Pri ljudeh se to zaporedje lahko ponovi do približno 3000-krat, vendar se število ponovitev pri različnih vrstah razlikuje. Na koncu telomere je nekakšen "vozel", imenovan T-zanka, ki ga vzdržuje posebna beljakovinska struktura, imenovana kompleks shelterin. Zanka T in shelterin otežujeta celici uničevanje DNK na koncu kromosoma, ponavljajoča se zaporedja pa zagotavljajo plasti genske kode, ki jih lahko celica uniči, ne da bi posegla v DNK, ki jo potrebuje za svoje delovanje.
V večini celic se telomere sčasoma skrajšajo, saj celica uniči več svojega genskega zapisa. Vendar lahko nekatere celice, kot so matične celice, ki tvorijo številne vrste specializiranih celic, in zarodne celice, ki tvorijo jajčeca in spermo, s pomočjo encima telomeraze obnavljajo svoje telomere. Nekatere raziskave kažejo, da bi lahko obstajali načini za rahlo povečanje dolžine telomer tudi v drugih vrstah celic.
Telomere in staranje
Večina celic ne more obnoviti svojih telomerov, zato se ti v življenjski dobi celice in organizma krajšajo. "Skrajševanje telomer v resnici določa življenjsko dobo naših celic, saj omejuje število podvojitev populacije ali razmnoževanje, ki ga lahko opravijo celice," je dejal Karlseder.
Odkar je biologinja Elizabeth Blackburn z Nobelovo nagrado nagrajeno delo (odpre se v novem zavihku) razkrila naravo telomer in obstoj encima telomeraze, so številne študije potrdile povezavo med biološko starostjo, dolžino telomer, splošnim zdravjem in smrtnostjo.
Študija iz leta 2003 v reviji The Lancet (odpre se v novem zavihku) je pokazala, da je bila pri vzorcu navidezno zdravih ljudi, starejših od 60 let, ki so jih raziskovalci spremljali skozi čas, stopnja umrljivosti zaradi srčnih in nalezljivih bolezni pri ljudeh s krajšimi telomerji višja. Leta 2013 je prva tovrstna študija (odpre se v novem zavihku) pokazala, da so bile spremembe življenjskega sloga na področju vadbe, prehrane, obvladovanja stresa in socialne podpore povezane s povečanjem dolžine telomer v majhni skupini moških z rakom prostate z nizkim tveganjem. V pregledu iz leta 2022 (odpre se v novem zavihku) je bilo ugotovljeno, da redna zmerna do intenzivna telesna dejavnost pomaga ohranjati dolžino telomer. Hitrost krajšanja telomer je povezana z življenjsko dobo pri različnih organizmih. Študija iz leta 2019 v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences (odpre se v novem zavihku) je pokazala, da splošna meritev dolžine telomer v organizmu sicer ni bila povezana z življenjsko dobo, vendar hitreje ko se je dolžina telomer v organizmu krajšala, krajša je bila njegova življenjska doba.
"Natančnih vzrokov staranja še vedno ne poznamo in ni jasno, zakaj nekatere vrste živijo manj kot 1 dan, druge pa več kot 400 let," je zapisano v uvodu študije. Telomere bi lahko pomagale razjasniti to dolgoletno skrivnost.
Študija iz leta 2021 v reviji GeroScience (odpre se v novem zavihku) navaja, da bi lahko posledice dolžine telomer vplivale na to, kako stara je oseba videti. Raziskovalci so preučili rezultate raziskav več kot 400.000 udeležencev britanske biobanke, velike zbirke podatkov o zdravju ljudi, ki živijo v Združenem kraljestvu. Ugotovili so, da so ljudje, ki so imeli genetske napovednike za daljšo dolžino telomer, pogosteje trdili, da so ljudje ponavadi mislili, da so videti mlajši od svoje starosti.
Sorodno: Kaj so "modre cone" in ali res skrivajo skrivnosti za daljše življenje?
Telomere in rak
Telomere so z zdravjem povezane predvsem zaradi tveganja za nastanek raka. Če telomere postanejo zelo kratke, je večja verjetnost, da se DNK, ki se kopira med delitvijo celic, poškoduje, kar lahko poveča tveganje za nastanek raka.
Motnje v delovanju telomer lahko povzročijo raka tudi, če encim telomeraza postane aktiven v celicah, kjer ne bi smel biti.
"Skoraj vsaka rakava celica je našla mehanizme za ohranjanje telomer in premagovanje poti skrajševanja telomer," je dejal Karlseder. "In to je tisto, kar ohranja rakave celice nesmrtne."
Telo poskuša preprečiti nastanek raka tako, da celicam s prekratkimi telomeri prepreči delitev, kar imenujemo staranje.
Karlseder je skupaj z ekipo raziskovalcev inštituta Salk opravil študijo, objavljeno leta 2023 v reviji Nature (odpre se v novem zavihku) , ki je pokazala, kako lahko telomere sprožijo celično smrt: V času krize se pogovarjajo z mitohondriji celice, njenim dobaviteljem energije, in povzročijo smrtonosno vnetje, začetek programirane celične smrti kot odgovor na kritično kratke telomere. Postopek osvetljuje, kako telomere pomagajo preprečevati, da bi celice postale rakave.
Čeprav nekatere raziskave (odpre se v novem zavihku) kažejo, da bi zaščita ali celo regeneracija telomerov lahko podaljšala življenjsko dobo, Karlseder pravi, da je to tvegano zaradi nevarnosti povzročitve raka.
“Zelo svarim pred pristopi, ki preprosto podaljšujejo telomere, ” je dejal. “Vemo, da bo to privedlo do raka in ne nujno do dolge življenjske dobe.”
Dejal je, da bi se morali raziskovalci, namesto da poskušajo podaljšati življenjsko dobo in obrniti staranje, bolj osredotočiti na podaljšanje "zdravstvene dobe" — časa, ki ga preživijo v dobrem zdravju.
Eden od namenov procesa staranja je preprečiti nastanek raka," je dejal Karlseder. "Staranje bi morali pozdraviti kot mehanizem za zatiranje raka."
