Связь между теломерами, старением и раком

Все клетки имеют запрограммированную продолжительность жизни, благодаря которой они синтезируются, размножаются и в конечном итоге подвергаются апоптозу (гибели клеток), когда они перестают функционировать.

Это часто помогает думать о клеточной репликации как о старомодной фотокопировальной машине: чем больше клетка копирует себя, тем более размытым и смещенным становится изображение. Со временем генетический материал клетки (ДНК) начинает разрушаться, и сама клетка становится бледной копией оригинала. Когда это происходит, запрограммированная гибель ячейки позволяет новой ячейке вступать во владение и поддерживать работу систем.

Количество раз, которое клетка может разделить, ограничено явлением, известным как предел Хейфлика. Это описывает действие, посредством которого процесс деления (известный как митоз) постепенно разрушает генетический материал, в частности, часть ДНК, называемую теломер.

Предел Хейфлика диктует, что средняя клетка будет делиться от 50 до 70 раз до апоптоза.

Понимание теломер

Хромосомы представляют собой нитевидные структуры, расположенные внутри ядра клетки. Каждая хромосома состоит из белка и одной молекулы ДНК.

На каждом конце хромосомы находится теломер, который люди часто сравнивают с пластиковыми наконечниками на концах шнурка. Теломеры важны, потому что они предотвращают распад хромосом, прилипание друг к другу или слияние в кольцо.

Каждый раз, когда клетка делится, двухцепочечная ДНК разделяется для того, чтобы скопировать генетическую информацию. Когда это происходит, кодирование ДНК дублируется, но не теломер. Когда копия завершена и начинается митоз, место, где отсекается клетка, находится на теломере.

Таким образом, с каждым поколением клеток теломер становится все короче и короче, пока он больше не может поддерживать целостность хромосомы. Именно тогда происходит апоптоз.

Связь теломер с возрастом и раком

Ученые могут использовать длину теломер, чтобы определить возраст клетки и сколько еще репликаций у нее осталось. По мере замедления клеточного деления происходит постепенное ухудшение, известное как старение, которое мы обычно называем старением. Клеточное старение объясняет, почему наши органы и ткани начинают изменяться с возрастом. В конце концов, все наши клетки «смертны» и подвержены старению.

Все, кроме одного. Раковые клетки - это тот тип клеток, который действительно можно считать «бессмертным». В отличие от нормальных клеток, раковые клетки не подвергаются запрограммированной гибели клеток, но могут продолжать размножаться без конца.

Это само по себе нарушает баланс клеточной репликации в организме. Если разрешено копирование одного типа клеток без контроля, это может вытеснить все другие и подорвать ключевые биологические функции. Вот что происходит с раком и почему эти «бессмертные» клетки могут вызывать болезни и смерть.

Считается, что рак возникает потому, что генетическая мутация может вызвать выработку фермента, известного как теломераза, который предотвращает укорочение теломер.

В то время как каждая клетка в теле имеет генетическое кодирование для производства теломеразы, это действительно нужно только определенным клеткам. Например, сперматозоиды должны отключить укорочение теломер, чтобы сделать более 50 копий самих себя; в противном случае беременность никогда не наступит.

Если генетическая ошибка непреднамеренно включает производство теломеразы, это может привести к размножению аномальных клеток и образованию опухолей. Считается, что, поскольку ожидаемая продолжительность жизни продолжает расти, шансы на это не только возрастут, но и станут неизбежными.