Определение теломеразы
Теломераза – это фермент, содержащийся в наших клетках, который может быть связан с процессом старения. Это добавляет короткие, повторяющиеся «шапки» к нашим нитям ДНК. Эти колпачки называются «теломерами».
Каждый раз, когда наши клетки делятся, они должны копировать свою ДНК, чтобы каждая дочь клетка получает полный набор инструкций по эксплуатации. Однако с каждым деление клеток небольшая часть защитных теломер цепи ДНК теряется.
Ученые полагают, что потеря теломер приводит к возможной потере важных кодирующих областей ДНК и что это ухудшает способность клеток делиться и производить здоровые дочерние клетки через некоторое время.
Эта идея подтверждается исследованиями, обнаружившими, что мыши, у которых отсутствует фермент теломераза, по-видимому, стареют и развивают связанные с возрастом заболевания быстрее, чем нормальные мыши. Эти эффекты преждевременного старения могут быть полностью устранены путем искусственного добавления теломеразы в клетки мыши!
Эти результаты привели некоторых ученых к предположению, что теломераза может быть потенциальным «источником молодости», который при правильном использовании может остановить процесс старения и сохранить наши клетки молодыми и здоровыми на неопределенный срок. Другие ученые, однако, предупреждают, что нет достаточных данных, чтобы полагать, что это правда, и что искусственное добавление теломеразы в наш организм может увеличить риск развития рака.
Связь теломеразы с раком еще не до конца понятна. С одной стороны, исследования на людях показали, что люди с очень короткими теломерами гораздо чаще заболевают раком, возможно, потому, что эти клетки с большей вероятностью страдают от повреждения ДНК, которое может привести к раку. Этот факт предполагает, что использование искусственной теломеразы может предотвратить возникновение рака.
С другой стороны, ученые отмечают, что сверхактивная теломераза обнаружена во многих раковых клетках и что ее активность может фактически быть одним из факторов, который позволяет раковым клеткам делиться практически без ограничений, обогнав здоровые клетки. В этом случае «передозировка» теломеразы может питать раковые клетки больше, чем здоровые клетки, и приводить к увеличению числа опасных раковых заболеваний.
Пока недостаточно данных, чтобы узнать, как искусственная теломераза повлияет на человека в долгосрочной перспективе. Необходимы дополнительные исследования на эту тему.
Функция теломеразы
«Теломеры» – это короткие короткие повторения нуклеотид последовательности, найденные на концах наших цепей ДНК. В отличие от жизненно важных частей нашей ДНК, теломеры не содержат информации, необходимой для производства белков. Вместо этого они действуют как буфер или «шапка» для защиты жизненно важных областей кодирования.
Каждый раз, когда клетка делится, она должна копировать свою ДНК. Некоторые нуклеотиды теряются с конца нитей ДНК в процессе репликации. Это означает, что со временем теломеры в клетках вашего тела становятся короче. Когда теломеры полностью исчезнут, потенциально жизненно важные участки ДНК, которые кодируют белки, начнут теряться.
Функция теломеразы заключается в добавлении большего количества нуклеотидов к теломерам, регенерации этих защитных «шапок» и помощи жизненно важным областям нашей ДНК, чтобы избежать повреждения.
Исследования показали, что искусственное добавление теломеразы мышам, чьи клетки не производят ее естественным путем, может обратить вспять преждевременные симптомы старения.
Однако в настоящее время неизвестно, как прием искусственной теломеразы повлияет на здоровье добровольцев. Одно исследование показало, что прием веществ, которые повышают активность теломеразы, у некоторых людей удлинял теломеры – только у тех, чьи теломеры были очень, очень короткими в начале испытания.
Теоретически это может означать, что теломераза предотвращает гибель или мутации клеток, которые в противном случае умерли бы. Но не было ясно, какое влияние это оказало на здоровье пациента, и долгосрочные показатели заболеваемости раком у этих пациентов не известны.
Некоторые ученые считают, что теломераза выполняет дополнительные функции в процессе старения клетки, помимо расширения теломер для защиты нашей ДНК. Но на данный момент это не точно. Необходимы дополнительные исследования.
Структура теломеразы
Теломераза имеет ядро, похожее на фермент «обратная транскриптаза», также иногда называемое «РНК-транскриптаза». Обратная транскриптаза – это фермент, который делает нити ДНК на основе РНК-матриц – отсюда и название, поскольку он выполняет обратную нормальную ДНК-РНК. транскрипция.
Это сходство имеет смысл, поскольку теломераза действительно собирает новые последовательности ДНК, как обратная транскриптаза. Некоторые ученые полагают, что теломераза могла развиться из формы обратной транскриптазы в этот специализированный фермент, который пополняет защитные «шапки» нитей ДНК в далеком прошлом.
В некоторых вид для восстановления теломер необходима только одна субъединица фермента теломераза. Однако человеческая теломераза функционирует только как димер – это означает, что два идентичных теломеразных звена должны объединяться, чтобы выполнять функцию фермента.
Термин «димер» происходит от корневых слов «ди» для «двух» и «мер» для «частей».
Изображение ниже показывает белок теломеразы, обернутый вокруг цепи ДНК.
Теломераза и рак
Связь теломеразы с раком еще не до конца понятна. Похоже, это тот случай, когда древние философы, которые советовали «все вещи умеренно», были правы.
С одной стороны, возможно, что слишком мало теломеразы может увеличить риск развития рака. Одно исследование показало, что люди с очень короткими теломерами имели колоссальную вероятность заболеть раком в три раза чаще, чем люди с длинными теломерами.
Один из возможных механизмов этого очевиден: клетки с небольшим количеством защитных «шапок» на концах их цепей ДНК или вообще без них с большей вероятностью будут повреждены кодирующими участками ДНК. Мутации в кодирующих областях ДНК могут вызывать рак.
С другой стороны, также известно, что большинство видов рака имеют мутированные, сверхактивные версии теломеразы. Считается, что эти чрезмерно активные ферменты теломеразы фактически поддерживают раковые клетки живыми, позволяя им быстро делиться неограниченное количество раз без старения или смерти. Это вызывает тревожную перспективу того, что слишком большое количество теломеразы может помочь раковым клеткам быстрее расти и жить дольше, что потенциально может привести к появлению более опасных штаммов рака.
Пока неизвестно, продлит ли лечение теломеразой людей нашу продолжительность жизни или приведет к опасному раку.
викторина
1. Какова основная функция теломеразы?A. Добавить защитные колпачки, называемые «теломерами», к нашим нитям ДНК.B. Чтобы остановить процесс старения.C. Чтобы бороться с раком.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 1
верно. Теломераза обновляет защитные теломеры на концах наших нитей ДНК. Пока неизвестно, способна ли теломераза остановить процесс старения, и ее связь с раком еще не выяснена.
2. Из какого фермента могла развиться теломераза?A. ДНК-транскриптазаB. Обратная транскриптазаC. СупероксиддисмутазаD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 2
В верно. Теломераза, возможно, произошла от обратной транскриптазы, фермента, который создает новые нити ДНК, используя матрицу РНК.
3. Каковы некоторые возможные опасности лечения людей с помощью искусственной теломеразы?A. Избыток теломеразы может привести к тому, что люди начнут стареть в обратном направлении и вернуться в детство.B. Избыток теломеразы может запускать другие, неизвестные функции в клетке.C. Избыточная активность теломеразы может укрепить раковые клетки или позволить им быстрее делиться.D. И B, и C.
Ответ на вопрос № 3
D верно. Гиперактивная теломераза может помочь раковым клеткам больше, чем здоровым клеткам. Поскольку не все роли теломеразы в клетке хорошо понятны, возможны и другие непредвиденные последствия.
Ссылки
- Rehman, J. (n.d.). Старение: слишком много теломеразы может быть так же плохо, как слишком мало. Получено 7 июля 2017 г. с сайта https://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/aging-too-much-telomerase-can-be-as-bad-as-too-little/
- Callaway, E. (2010). Теломераза полностью изменяет процесс старения. Природа. DOI: 10.1038 / news.2010.635