Связь между теломерами и долголетием
Эта статья нуждается в более надежных медицинских ссылках для проверки или слишком сильно полагается на первоисточники . ( июль 2024 г. ) |
Связь между теломерами и долголетием , а также изменение длины теломер — одно из новых направлений исследований по увеличению продолжительности жизни человека и даже человеческого бессмертия . [ 1 ] [ 2 ] Теломеры — это последовательности на концах хромосом , которые укорачиваются при каждом делении клетки и определяют продолжительность жизни клеток . [ 3 ] Теломера была впервые обнаружена биологом Германом Йозефом Мюллером в начале 20 века. [ 4 ] Однако эксперименты Элизабет Блэкберн , Кэрол Грейдер и Джека Шостака в 1980-х годах привели к успешному открытию теломеразы (фермента, ответственного за поддержание длины теломер) и лучшему пониманию теломер. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Теломеры играют важную роль в стабильности и контроле деления клеток. [ 8 ] Теломеры защищают хромосомы от разрушения [ 9 ] и сливаются с соседними хромосомами и действуют как буферная зона, предотвращая потерю важной генетической информации во время деления клеток. [ 2 ]
Прогнозируется, что знание методов увеличения длины теломер клеток ( стволовые клетки и квазистволовые клетки, управляющие регенерацией и восстановлением различных тканей организма) откроют путь к увеличению продолжительности жизни человека. [ 10 ] [ 11 ] Изучение теломер — одна из важнейших областей исследований, связанных со старением. Также очень важно исследовать механизмы поддержания теломеразы, очищения клеток ( старых клеток , которые накапливаются в тканях и иногда вызывают рак и воспаление) и производства новых клеток в долгоживущих организмах. [ 1 ] [ 12 ] Однако эта идея сталкивается с серьезными проблемами, такими как рост заболеваемости раком , проблемы с иммунной системой и нежелательные долгосрочные последствия. [ 1 ] [ 2 ] [ 13 ] [ 14 ]
Теломера и теломераза
[ редактировать ]В начале 1970-х годов Алексей Оловников впервые осознал, что хромосомы не могут полностью дублировать свои концы при делении клеток . [ 15 ] Это известно как «проблема конца репликации». [ 16 ] Оловников предположил, что каждый раз, когда клетка делится, часть последовательности ДНК теряется, и если эта потеря достигнет определенного уровня, деление клетки в конце прекратится. [ 7 ] [ 9 ] [ 16 ] Согласно его теории «маргинотомии», на концах ДНК (теломеры) имеются последовательности, которые располагаются в тандемных повторах и создают буферную зону, определяющую количество делений, которым может подвергнуться конкретная клетка. [ 16 ] [ 15 ]
У многих организмов есть фермент рибонуклеопротеин , называемый теломеразой, который отвечает за добавление повторяющихся нуклеотидных последовательностей к концам ДНК. Теломераза копирует головку теломеры и не требует АТФ . [ 17 ] У большинства многоклеточных эукариотических организмов теломераза активна только в зародышевых клетках , некоторых типах стволовых клеток, таких как эмбриональные стволовые клетки , и некоторых лейкоцитах . [ 9 ] Теломераза может быть реактивирована и теломеры восстановлены до эмбрионального состояния путем соматической клетки . переноса ядра [ 18 ] Постоянное укорочение теломер при каждой репликации в соматических клетках (тела) может играть роль в старении. [ 19 ] и в профилактике рака. [ 20 ] [ 21 ] Это связано с тем, что теломеры действуют как своего рода «предохранитель замедленного действия» и в конечном итоге заканчиваются после определенного количества клеточных делений. Это действие приводит к потере жизненно важной генетической информации из хромосомы клетки после множественных делений. [ 22 ] Исследования теломеразы чрезвычайно важны для понимания ее роли в поддержании длины теломер и ее потенциальных последствий для старения и рака. [ 23 ]
Проблемы
[ редактировать ]Хотя теломеры играют важную роль в клеточном старении , сложные биологические детали теломер все еще требуют дальнейшего изучения. [ 24 ] Сложные взаимодействия между теломерами, различными белками и клеточной средой должны быть полностью поняты, чтобы разработать точные и безопасные меры по ее изменению. [ 25 ] Понимание долгосрочных последствий удлинения теломер на организм является сложным и рискованным. Прогнозирование долгосрочных последствий, включая потенциальные непредвиденные побочные эффекты или взаимодействие с другими клеточными процессами, требует тщательного и долгосрочного исследования. [ 26 ]
Повышенный риск рака
[ редактировать ]Расширение теломер может позволить клеткам больше делиться и увеличить риск неконтролируемого роста клеток и развития рака. [ 24 ] Исследование, проведенное Университетом Джонса Хопкинса, поставило под сомнение идею о том, что длинные теломеры предотвращают старение. Вместо того, чтобы защищать клетки от старения, длинные теломеры помогают клеткам с возрастными мутациями существовать дольше. [ 13 ] Эта проблема готовит условия для возникновения различных видов рака, и у людей с более длинными теломерами клеток наблюдается больше признаков страдания от таких видов рака, как меланома и лимфома . [ 13 ]
Баланс длины теломер
[ редактировать ]Важно найти правильный баланс, чтобы избежать непредвиденных последствий. [ 12 ]
Старые клетки и дисфункция теломер
[ редактировать ]Дисфункция теломер во время клеточного старения (состояние, при котором клетки не делятся, но метаболически активны) влияет на здоровье организма. [ 2 ] Предотвращение укорочения теломер без очистки старых клеток может привести к накоплению этих клеток в организме и способствовать возрастным заболеваниям и дисфункции тканей. [ 29 ]
Межтканевые различия
[ редактировать ]Различные ткани человеческого организма могут по-разному реагировать на изменения теломер. Длина теломер различна в разных тканях и типах клеток организма. [ 10 ] Разработка общей стратегии удлинения теломер, эффективной для всех тканей, является сложной задачей; Кроме того, понимание того, как различные типы клеток, органов и систем реагируют на манипуляции с теломерами, очень важно для разработки безопасных и эффективных мер. [ 10 ]
Влияние на иммунную систему
[ редактировать ]Иммунная система играет важную роль в мониторинге и уничтожении аномальных или раковых клеток. [ 10 ] Расширение теломер может повлиять на способность иммунной системы распознавать и уничтожать клетки с длинными теломерами, потенциально ставя под угрозу иммунный надзор. Очень важно обеспечить способность иммунной системы эффективно выявлять патогены и аномальные клетки и бороться с ними. [ 10 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Адван Шехидем, Худа; Шарвит, Литал; Леман, Ева; Манов, Ирена; Ройхман, Асаэль; Хольце, Сюзанна; М. Хаффман, Дерек; Ю. Коэн, Хаим; Бернд Хильдебрандт, Томас (01 июля 2019 г.). «Теломеры и долголетие: причина или следствие?» . Международный журнал молекулярных наук . 20 (13): 3233. doi : 10.3390/ijms20133233 . ISSN 1422-0067 . ПМК 6651551 . ПМИД 31266154 .
- ^ Jump up to: а б с д «Действительно ли теломеры являются ключом к долгой и молодой жизни?» . www.medicalnewstoday.com . 21 мая 2023 г. Проверено 7 января 2024 г.
- ^ «Длина теломер, маркер долголетия, может быть определена в раннем возрасте» . Школа общественного здравоохранения Мейлмана Колумбийского университета . 24 мая 2021 г. Проверено 7 января 2024 г.
- ^ Мюллер, HJ (1938). Перестройка хромосом . Вудс Хоул. стр. 181–198.
- ^ Варела, Э.; Бласко, Массачусетс (март 2010 г.). «Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009 года: теломеры и теломераза» . Онкоген . 29 (11): 1561–1565. дои : 10.1038/onc.2010.15 . ISSN 1476-5594 . ПМИД 20237481 . S2CID 11726588 .
- ^ Оловников, А.М. (1971). «[Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов]» . Доклады Академии наук СССР . 201 (6): 1496–1499. ISSN 0002-3264 . ПМИД 5158754 .
- ^ Jump up to: а б Оловников, А.М. (14 сентября 1973). «Теория маргинотомии: неполное копирование края матрицы при ферментативном синтезе полинуклеотидов и биологическое значение этого явления» . Журнал теоретической биологии . 41 (1): 181–190. Бибкод : 1973JThBi..41..181O . дои : 10.1016/0022-5193(73)90198-7 . ISSN 0022-5193 . ПМИД 4754905 .
- ^ Оловников, А.М. (1996). «Теломеры, теломераза и старение: происхождение теории» . Экспериментальная геронтология . 31 (4): 443–448. дои : 10.1016/0531-5565(96)00005-8 . ISSN 0531-5565 . ПМИД 9415101 . S2CID 26381790 .
- ^ Jump up to: а б с Блэкберн Э.Х., Галл Дж.Г. (март 1978 г.). «Тандемно повторяющаяся последовательность на концах внехромосомных генов рибосомальной РНК у тетрахимен». Журнал молекулярной биологии . 120 (1): 33–53. дои : 10.1016/0022-2836(78)90294-2 . ПМИД 642006 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ле Бра, Александра (сентябрь 2019 г.). «Теломеры и продолжительность жизни» . Лабораторное животное . 48 (9): 263. doi : 10.1038/s41684-019-0388-5 . ISSN 1548-4475 .
- ^ Боднар А.Г., Уэллетт М., Фролкис М., Холт С.Е., Чиу С.П., Морин ГБ и др. (январь 1998 г.). «Продление продолжительности жизни путем введения теломеразы в нормальные клетки человека». Наука . 279 (5349): 349–52. Бибкод : 1998Sci...279..349B . дои : 10.1126/science.279.5349.349 . ПМИД 9454332 . S2CID 35667874 .
- ^ Jump up to: а б Вайзерман, Александр; Красниенков, Дмитрий (2021). «Длина теломер как маркер биологического возраста: современное состояние, открытые проблемы и перспективы на будущее» . Границы генетики . 11 . дои : 10.3389/fgene.2020.630186 . ISSN 1664-8021 . ПМК 7859450 . ПМИД 33552142 .
- ^ Jump up to: а б с «Длинные теломеры — это кончики ДНК, а не источник молодости, как считали раньше. Теперь ученые могут знать, почему» . www.hopkinsmedicine.org . Проверено 7 января 2024 г.
- ^ Шаммас, Масуд А. (январь 2011 г.). «Теломеры, образ жизни, рак и старение» . Текущее мнение о клиническом питании и метаболической помощи . 14 (1): 28–34. дои : 10.1097/MCO.0b013e32834121b1 . ISSN 1363-1950 . ПМК 3370421 . ПМИД 21102320 .
- ^ Jump up to: а б Мейн Дж., Рэтлифф Р.Л., Мойзис Р.К. (сентябрь 1989 г.). «Консервация последовательности теломер человека (TTAGGG)n среди позвоночных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (18): 7049–53. Бибкод : 1989PNAS...86.7049M . дои : 10.1073/pnas.86.18.7049 . ПМК 297991 . ПМИД 2780561 .
- ^ Jump up to: а б с Оловников А.М. (сентябрь 1973 г.). «Теория маргинотомии. Неполное копирование матричного края при ферментативном синтезе полинуклеотидов и биологическое значение этого явления». Журнал теоретической биологии . 41 (1): 181–90. Бибкод : 1973JThBi..41..181O . дои : 10.1016/0022-5193(73)90198-7 . ПМИД 4754905 .
- ^ Мендер I, Шей Дж. В. (ноябрь 2015 г.). «Протокол повторной амплификации теломеразы (TRAP)» . Био-протокол . 5 (22): е1657. дои : 10.21769/bioprotoc.1657 . ПМЦ 4863463 . ПМИД 27182535 .
- ^ Ланца Р.П., Сибелли Дж.Б., Блэквелл С., Кристофало В.Дж., Фрэнсис М.К., Баерлохер Г.М. и др. (апрель 2000 г.). «Продление продолжительности жизни клеток и длины теломер у животных, клонированных из стареющих соматических клеток». Наука . 288 (5466): 665–9. Бибкод : 2000Sci...288..665L . дои : 10.1126/science.288.5466.665 . ПМИД 10784448 . S2CID 37387314 .
- ^ Уиттемор, Курт; Вера, Эльза; Мартинес-Невадо, Ева; Санпера, Карола; Бласко, Мария А. (2019). «Скорость сокращения теломер предсказывает продолжительность жизни вида» . Труды Национальной академии наук . 116 (30): 15122–15127. Бибкод : 2019PNAS..11615122W . дои : 10.1073/pnas.1902452116 . ISSN 0027-8424 . ПМК 6660761 . PMID 31285335 .
- ^ Шей Дж.В., Райт МЫ (май 2005 г.). «Старение и иммортализация: роль теломер и теломеразы» . Канцерогенез . 26 (5): 867–74. дои : 10.1093/carcin/bgh296 . ПМИД 15471900 .
- ^ Вай Л.К. (июль 2004 г.). «Теломеры, теломераза и онкогенез – обзор» . МедГенМед . 6 (3):19. ПМЦ 1435592 . ПМИД 15520642 .
- ^ Грейдер CW (август 1990 г.). «Теломеры, теломераза и старение» . Биоэссе . 12 (8): 363–9. дои : 10.1002/bies.950120803 . ПМИД 2241933 . S2CID 11920124 .
- ^ Барнс, Р.П., де Роза, М., Тосар, С.А. и др., Теломерный 8-оксо-гуанин вызывает быстрое преждевременное старение при отсутствии укорочения теломер , Nature, 30 июня 2022 г.; Nat Struct Mol Biol 29, 639–652 (2022). https://doi.org/10.1038/s41594-022-00790-y
- ^ Jump up to: а б Осман, МФ; Маук, РА (13 ноября 2007 г.). «Теломеры и долголетие: проверка эволюционной гипотезы» . Молекулярная биология и эволюция . 25 (1): 220–228. дои : 10.1093/molbev/msm244 . ISSN 0737-4038 . ПМИД 18071200 .
- ^ Уиттемор, Курт; Вера, Эльза; Мартинес-Невадо, Ева; Санпера, Карола; Бласко, Мария А. (23 июля 2019 г.). «Скорость сокращения теломер предсказывает продолжительность жизни вида» . Труды Национальной академии наук . 116 (30): 15122–15127. Бибкод : 2019PNAS..11615122W . дои : 10.1073/pnas.1902452116 . ISSN 0027-8424 . ПМК 6660761 . PMID 31285335 .
- ^ Видачек, Николина Скробот; Нанич, Люсия; Равлич, Санда; Сопта, Мэри; Герич, Марко; Гайски, Горан; Гарай-Врховац, Вера; Рубель, Ивица (16 мая 2017 г.). «Теломеры, питание и долголетие: можем ли мы действительно справиться со старением?» . Журналы геронтологии: серия А. 73 (1): 39–47. дои : 10.1093/gerona/glx082 . ISSN 1079-5006 . ПМИД 28510637 .
- ^ "Рак" . Всемирная организация здравоохранения . 12 сентября 2018 года . Проверено 19 декабря 2018 г.
- ^ Миллер, Мэри Э (2018). Рак . Импульс Пресс. стр. 90 страниц. ISBN 978-1-944749-86-6 .
- ^ «Являются ли теломеры ключом к старению и раку» . Learn.genetics.utah.edu . Проверено 08 января 2024 г.
Дополнительная ссылка
[ редактировать ]- Колата, Джина (04 мая 2023 г.). «Связь между длинными теломерами и долгой жизнью — это небылица, показали исследования» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 7 января 2024 г.
- «Длинные теломеры — это кончики ДНК, а не источник молодости, как считали раньше. Теперь ученые могут знать, почему» . www.hopkinsmedicine.org . Проверено 7 января 2024 г.
- Ганнибал Родригес (15 августа 2019 г.). «Можем ли мы измерить продолжительность жизни?» (на испанском языке) . Проверено 7 января 2024 г.