...Telomery „kontrolují“ stárnutí buněk a stárnutí buněk způsobuje stárnutí těla...
To je stručné shrnutí velice zásadního významu telomer, resp. jejich délky a dynamiky zkracování, pro stárnutí člověka. Pozadí problému stárnutí organismu je ale mnohem komplikovanější a zajímavější. A ještě mnohem zajímavější je možnost, jak stárnutí kontrolovat. Přečtěte si v dalším textu.
Telomery poprvé objevil americký genetik Herman Meller v roce 1932 na konci chromozomů (na jejich terminálních sekcích). Později (1938-42) cytogenetička Barbara
McClintocková popsala jejich funkci (za což získala Nobelovu cenu): funkcí telomer je chránit konce chromozomů v buňkách mnohobuněčných organismů.
Enzym DNA polymeráza byl objeven v roce 1956, enzym telomeráza byl objeven v roce 1987 a Nobelova cena byla udělena v roce 2009 za objev, jak telomery a enzym telomeráza chrání chromozomy.
Kde přesně a co jsou telomery
Telomery jsou umístěny na koncích chromozomů a jsou tvořeny opakujícími se segmenty DNA. Telomerní DNA jsou dva paralelní zkroucené řetězce vytvořené pouze ze čtyř strukturálních prvků (nukleotidů),označovaných písmeny A, T, C a G (A / A (adenin), G / G (guanin), C / (cytosin) ), T / T (thymin)). Telomery jsou v podstatě posledních několik tisíc párů bází (nukleotidů) na koncích chromozomů.
Párování nukleotidu v telomerách
Nukleotid A vždy spárovaný s T a nukleotid C vždy spárován s G. V lidských telomerách se první vlákno skládá z opakujících se TTAGGG sekvencí, oproti nimž na druhém vlákně jsou AATCCC sekvence. Čím více takových sekvencí, tím delší jsou telomery. Opakující se TTAGGG sekvence, oproti nimž jsou umístěny jejich AATCCC páry, se nazývají páry bází. Tyto dvojice bází, opakované tisíckrát, umožňují změřit délku telomer.
Telomerová DNA je úplně jiná
Opakující se sekvence představují rozdíl mezi telomerami a zbytkem DNA. navíc se nenachází uvnitř genů, ale venku - na samém konci chromozomu obsahujícího geny. Na rozdíl od genové DNA v ní nejsou zakódovány žádné pokyny. Telomerová DNA hraje spíše roli "tlumiče nárazů", který chrání chromozomy v procesu buněčného dělení. Telomery vstřebávají všechny vnější vlivy.
Proč je důležité chránit chromozomy?
A hlavně: proč je to důležité z pohledu stárnutí organismu?
Při procesu buněčného dělení a obnovy musí obsah chromozomů (jako genetické pokyny) zůstat nezranitelný. V době buněčného dělení jsou chromozomy a genetický materiál v nich obsažený obzvláště zranitelné. Bez ochrany se mohou rozkládat, spojovat nebo mutovat. V důsledku mutace mohou buňky ztratit své funkce, odumřít nebo degenerovat na rakovinné buňky, které se mohou rychle množit.
Jak telomery chrání chromozomy?
Telomery nějakou dobu v procesu dělení buněk „darují“ své základní páry sekvencí DNA chromozomové DNA proto, aby byla zachována její integrita.
Přestože je telomera jen zanedbatelnou součástí chromozomu, hraje ve vztahu k zachování chromozomu klíčovou a zásadní roli. Velká redukce telomer a vysoká dynamika takové redukce vede nejen k rizikům poškození DNA, ale také ke snížení počtu buněčných dělení. To je patrné zejména v pokročilém věku, počínaje průměrem od 50 let kalendářního věku.
Počet buněčných dělení a stárnutí v důsledku nedostatečné replikace DNA sekvencí
V roce 1971 ruský vědec Olovnikov formuloval teorii marginotomie - počítání buněčných dělení a stárnutí v důsledku nedostatečné replikace DNA sekvencí na koncích chromozomů. Navíc, úměrně tomu, jak se buňky v průběhu času děli, telomery se szkarcují až do té míry, že už se buňka není schopna dělit a umírá.
Telomeráza kontroluje zkracování telomer
Telomeráza je enzymatický komplex schopný prodlužovat telomery, čímž zastaví a případně i zvrátí proces jejich zkracování.
Mají všichni, aspoň přibližně, stejnou délku telomer v určitém věku a stejnou dynamiku jejich zkracování?
Nikoliv. Délka telomer a rychlost jejich zkracování se u každého jedince liší.
Na čem závisí délka telomer a dynamika jejich zkracování?
Délka telomer každého člověka a dynamika jejich zkracování závisí na následujících faktorech :
- genetické predispozice
- prostředí, ve kterém člověk žije (jeho kvalita)
- životní styl člověka.
Je zřejmé dopředu, že čím zdravější prostředí a životní styl, tím jsou telomery delší a dynamika jejich zkracování pomalejší (za předpokladu příznivých genetických predispozic).
Je telomeráza v buňkách stále aktivní?
Bohužel. Telomeráza je aktivní pouze u pohlavních buněk. Ostatní buňky sice telomerázu rovněž obsahují, ale ta je v dormantním stavu. A to proto, že geny přítomné v buňkách jiných než pohlavních její působení blokují.