Telomery, starzenie się i rak

Wszystkie komórki mają zaprogramowaną długość życia, dzięki której są syntetyzowane, namnażane i ostatecznie przechodzą apoptozę (śmierć komórki), gdy przestają funkcjonować.

Często pomaga myśleć o replikacji komórkowej jak o staromodnej kserokopiarce: im więcej komórka się kopiuje, tym bardziej rozmyty i nierówny staje się obraz. Z czasem materiał genetyczny komórki (DNA) zaczyna pękać, a sama komórka staje się bladą kopią oryginału. Kiedy tak się dzieje, zaprogramowana śmierć komórki pozwala nowej komórce przejąć kontrolę i utrzymać działanie systemów.

Liczba podziałów komórki jest ograniczona zjawiskiem znanym jako granica Hayflicka. Opisuje to działanie, dzięki któremu proces podziału (znany jako mitoza) stopniowo degraduje materiał genetyczny, w szczególności część DNA zwaną telomerem.

Limit Hayflicka dyktuje, że przeciętna komórka podzieli się od 50 do 70 razy przed apoptozą.

Zrozumienie telomerów

Chromosomy to nitkowate struktury znajdujące się wewnątrz jądra komórki. Każdy chromosom składa się z białka i pojedynczej cząsteczki DNA.

Na każdym końcu chromosomu znajduje się telomer, który ludzie często porównują do plastikowych końcówek na końcach sznurowadła. Telomery są ważne, ponieważ zapobiegają rozpadaniu się chromosomów, sklejaniu się lub łączeniu w pierścień.

Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, dwuniciowy DNA oddziela się w celu skopiowania informacji genetycznej. Kiedy tak się dzieje, kodowanie DNA jest duplikowane, ale nie telomer. Kiedy kopia jest kompletna i zaczyna się mitoza, miejsce, w którym komórka jest odcinana, znajduje się w telomerze.

W związku z tym z każdym pokoleniem komórki telomer staje się coraz krótszy, aż nie jest w stanie dłużej utrzymać integralności chromosomu. Wtedy dochodzi do apoptozy.

Związek telomerów ze starzeniem się i rakiem

Naukowcy mogą wykorzystać długość telomerów do określenia wieku komórki i liczby pozostałych replikacji. Gdy podział komórkowy spowalnia, ulega ona stopniowemu pogorszeniu, zwanemu starzeniem się, które powszechnie nazywamy starzeniem się. Starzenie się komórek wyjaśnia, dlaczego nasze narządy i tkanki zaczynają się zmieniać wraz z wiekiem. W końcu wszystkie nasze komórki są „śmiertelne” i starzeją się.

To znaczy wszystko oprócz jednego. Komórki rakowe to jedyny typ komórek, który naprawdę można uznać za „nieśmiertelny”. W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki rakowe nie przechodzą zaprogramowanej śmierci komórkowej, ale mogą dalej się namnażać bez końca.

To samo w sobie zaburza równowagę replikacji komórek w organizmie. Jeśli pozwoli się na niekontrolowaną replikację jednego typu komórek, może on zastąpić wszystkie inne i osłabić kluczowe funkcje biologiczne. Oto, co dzieje się z rakiem i dlaczego te „nieśmiertelne” komórki mogą powodować choroby i śmierć.

Uważa się, że rak występuje, ponieważ mutacja genetyczna może wywołać produkcję enzymu zwanego telomerazą, który zapobiega skracaniu się telomerów.

Chociaż każda komórka w ciele ma kod genetyczny do produkcji telomerazy, tylko niektóre komórki faktycznie go potrzebują. Na przykład plemniki muszą wyłączyć skracanie telomerów, aby wykonać ponad 50 kopii samych siebie; w przeciwnym razie ciąża nigdy nie mogłaby wystąpić.

Jeśli niefortunne zdarzenie genetyczne nieumyślnie włączy produkcję telomerazy, może to spowodować namnażanie się nieprawidłowych komórek i tworzenie guzów. Uważa się, że wraz ze wzrostem średniej długości życia szanse na to nie tylko wzrosną, ale w końcu staną się nieuniknione.