Дефектные теломеры как причины многих болезней

теломеры

Дефектные теломеры в настоящее время связаны с десятками болезней, в том числе многими видами рака

Дефектные теломеры в настоящее время связаны с десятками болезней, в том числе многими видами рака. 15.07.2015 г. Изучение теломер (структур, которые защищают концы хромосом) стало ключевым вопросом в биологии. В последние годы было подтверждено не только их влияние на процессы старения. Дефектные теломеры, вероятно, связаны со многими заболеваниями, в том числе со многими видами рака. Ученые подчеркивает важность изучения этих структур для диагностики болезней и разработки возможных методов лечения многих заболеваний.

Что такое теломеры?

Хромосомы в каждой клетке состоят из ДНК в форме нитей с защитным колпачком на конце каждой цепи ДНК. Без этого конечного защитного колпачка нити ДНК могли бы химически связываться с другими нитями, т.е. хромосомы могли бы объединяться. Это было бы смертельным для клетки. Структуры, которые предотвращают такую катастрофу – это теломеры. Они были обнаружены в 1930-х годах, но прошли десятилетия, прежде чем кто-то решил изучать их. Лишь с конца 1990-х годов теломеры всегда были на переднем плане исследований в биологии. Биологи удивлены удивительной и неожиданной сложностью теломер, а также их значением для здоровья человека. Биология теломер является чрезвычайно сложной и чем больше ученые узнают о них, тем больше вопросов возникает.

То, что теломеры были плотно сохранены на протяжении эволюции у большинства эукариот: позвоночных, растений и даже одноклеточных организмов (как дрожжи), указывает на их важность. В дополнение к предотвращению слияния хромосом, теломеры необходимы для предотвращения потери генетической информации каждый раз, когда клетка делится.

Теломеры предотвращают потерю информации

Когда клетка делится, за дублирование хромосом отвечает молекулярная машина. Поэтому каждая дочерняя клетка имеет копию, но не может достичь «колпачка». Это принципиально невозможно из-за способа репликации ДНК. Это означает, что любой генетический материал в конце хромосомы значимая информация для клетки будет потеряна. Теломеры предотвращают это: они состоят из последовательности ДНК, которая не содержит гены и повторяется многочисленное число раз в организме человека и других видов – последовательность TTAGGG (буквы соответствуют трем строительным блокам, составляющих ДНК: тимин, аденин и гуанин).

Следовательно, укорочение ДНК при каждом делении не является существенным. По крайней мере, до тех пор, пока не будет достигнут определенный предел. Когда теломеры становятся слишком короткими, мы видим связанные со старением проблемы: клетки достигают точки, где они интерпретируют критически короткие теломеры как непоправимый ущерб и не реагируют больше не деление, что предотвращает ткань от регенерации.

Это происходит в здоровых клетках, но не в раковых клетках. Существует фермент теломераза, который способен удлинять теломеры заново. Этот фермент не присутствует в большинстве клеток взрослого организма, но он активен в клетках опухоли. Ремонтируя теломеры, теломераза позволяет раковым клеткам размножаться, в результате чего они становятся практически бессмертными. Влияние на процессы старения и рака привело к интенсивному изучению теломер. Ученые считают, что можно сделать раковые клетки смертными, воздействуя на теломеры.

Известно, что есть защитная конструкция, обволакивающая теломеры ДНК, состоящая из шести белков, известных как шелтерины, которые имеют решающее значение. Другим, более недавним открытием является то, что существуют белки, которые сами по себе не теломеры, но взаимодействуют с ними в определенное время для того, чтобы они могли выполнять свои функции.

Эти белки позволяют теломерам расслабиться. Потому что повторяющаяся в теломерах последовательность TTAGGG заканчивается в одной цепи ДНК, что кривые, образуя петлю и подключается к оригинальной цепи двойной цепи формирования тройной цепью. Это очень сложно; структуры до четырех цепей ДНК могут образовывать.

Когда клетка делится, теломеры также реплицируются. Это означает, что конец цикла должен отдохнуть, а затем сформироваться снова. Этот процесс также способствует укорочению теломер. Ученым теперь известно, что некоторые из шелтеринов, а также другие связанные белки, которые взаимодействуют с теломерами, являются ключевыми элементами в этом процессе.

Заболевания, вызванные дефектными теломерами. В настоящее время существует много доказательств связи между состоянием  теломер и целым рядом болезней. Синдромы теломер (или теломеропатии) были идентифицированы у пациентов с мутациями теломеразы. Эта группа заболеваний включает легочный фиброз и заболевания костного мозга. Также была выявлена прямая связь между дисфункциями теломер и многими видами рака. Совсем недавно ученые также обнаружили, что мутации белков, которые защищают теломеры, и те, которые взаимодействуют с теломерами, также связаны с различными заболеваниями: дискератоз врожденной, синдром  Hoyeraal-Hreidarsson или синдромом Revesz. Эти открытия подчеркивают множество компонентов и путей, которые контролируют функции теломер.

9 комментариев

  • Георгий Липский

    БАД альфа-липоевая кислота может стимулировать теломеразу, фермент, который удлиняет защитные колпачки хромосом. Это было показано на мышиной модели атеросклероза. Открытие подчеркивает потенциальную возможность лечения хронических заболеваний.

    Ответить
  • Инга Воронец

    Препарат Иметелстат, воздействующий на теломеразу, продемонстрировал потенциальную ценность в лечении пациентов с миелофиброзом, в соответствии с результатами нового исследования.

    Ответить
  • Аркадий

    Статья, конечно интересная и интригующая, но сказали «а» и не сказали «б». Если исследования в этой области, лабораторные и клинические исследования. Может быть какой-то реальный препарат, которые реально удлиняет эти самые толомеры? Старость не за горами, пора что-то делать.

    Ответить
    • Мария

      Информация о теломерах давно по интернету ходит и даже гдето читала об исследованиях, причем уже и клинические исследования были. Есть даже результаты приема людьми. Так что никакой интриги нет и препараты есть и даже наши российские. В поисковике наберите Теломерол. Там и описание и места продажи должны быть.

      Ответить
  • Ольга Драгобец

    В ходе исследования американскими учеными было обнаружено, что долгожители, а также их потомки имеют в среднем более длинные теломеры. В контрольной группе с возрастом длина теломер сокращалась, а в группе долгожителей и их потомков такой тенденции не оказалось. При этом интересно, что в контрольной группе теломеры укорачивались с возрастом до 85 лет, а у более старших неожиданно оказались длиннее. Ученые объясняют это тем, что до 86 лет доживают не все, а именно обладатели более длинных теломер.
    Так как более длинными теломерами обладали не только долгожители, но и их потомки, ученые сделали вывод, что этот признак в большой степени передается по наследству. Вероятно, потомки долгожителей так же, как и они сами, могут более эффективно надстраивать свои теломеры. Обнаружилась связь между длиной теломер и разными болезнями. У тех, кто страдал повышенным давлением, диабетом и другими болезнями обмена, а также у тех, у кого хуже работал мозг, средняя длина теломер меньше, чем у их здоровых ровесников. Она оказалась также связана с липидным обменом.

    Ответить
  • Эльвира Белая

    Длина «шапочек» ДНК, которые защищают концы хромосом могут предсказать риск развития рака и быть потенциальной мишенью для будущей терапии. Более длинные, чем ожидался, теломеры — которые состоят из повторяющихся последовательностей ДНК и укороченные каждый раз, когда клетка делится — ассоциируется с повышенным риском рака.

    Ответить
  • Nazat

    Исследователи также раскрыли секреты теломер, шапки, которые защищают концы наших хромосом. Они обнаружили, что молекула РНК, называемая TERRA, помогает обеспечить исправление очень коротких (или сломанных) теломер. В этой работе дается новая информация о клеточных процессах, которые регулируют старение клеток и выживаемость при старении и раке

    Ответить
  • Жанна Тигренок

    Теломеры в ответе за долгожительство
    У долгожителей повышена активность генов, которые позволяют «чинить» теломеры – биологические часы жизни организма человека. За изучение теломер присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине австралийке Элизабет Блекберн, американке Кэрол Грейдер и ее соотечественнику Джеку Шостак.
    Биохимия теломер и теломераза
    Теломеры – это участки на концах хромосом. Их ДНК состоит из серии повторяющихся фрагментов нуклеотидов (повторов), причем у всех позвоночных эти повторы имеют одно и то же строение (ТТАГГГ). Теломеры укорачиваются при каждом делении клетки и таким образом служат счетчиком числа клеточных делений. Счетчик работает потому, что фермент ДНК-полимераза, удваивающий ДНК при делении клетки, не может считывать информацию с ее конца и каждая следующая копия ДНК становится короче, чем предыдущая. После определенного числа циклов деление клетки останавливается. Начинается процесс старения. В хромосомах теломеры выполняют защитную функцию – уберегают основную часть ДНК хромосомы от повреждения. Но есть и защита для самих теломер – это фермент теломераза. Он умеет достраивать повторы нуклеотидов на концах ДНК и тем самым восстанавливать теломеры. Теломераза состоит из двух основных частей: белковой (фермент ревертаза) и РНК, которая служит матрицей для достройки.
    Теломераза активна в стволовых и половых клетках, а также в раковых. Считалось, что во взрослых дифференцированных клетках она не работает. Но в последнее время выяснилось, что теломераза включается и в них, но лишь при определенных условиях. Например, при воздействии оксидативного стресса, который сильно поражает теломеры. В этом случае теломераза восстанавливает теломеры до нормальной длины.

    Ответить
  • Марк

    Теломеры в генах долгожителей
    Долгожители – это редкость нечасто, до 100 лет доживает один из 10 тысяч. Ученые предположили, что долгожители могут быть носителями каких-то редких мутаций. Авторы работы изучили все генетические вариации у трех групп испытуемых по двум генам теломеразы. Редкий вариант гена hTERT встретился у 19 долгожителей и только у трех из контрольной группы. Этот редкий вариант усиливал работу гена hTERT, а это важнейший показатель активности теломеразы. Также у долгожителей нашлись два редких варианта гена hTERC.
    Более того, ученые показали, что у носителей редких вариантов гена длина теломер оказалась большей, чем у других членов той же группы. Значит, у долгожителей эффективнее работал механизм надстраивания теломер в ответ на повреждающие факторы окружающей среды. Поэтому гены теломеразы могут служить показателем как длины теломер, так и долгожительства. Кроме того, от этих генов зависит подверженность многим болезням.

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *