Что такое теломеры и теломераза

Люди стареют с разной скоростью: одни в преклонном возрасте проворны и энергичны, другие с молодых лет тяжело болеют и сильно устают. В любом случае смерть неизбежна, но мы в силах повлиять на то, какой будет наша старость, приумножить здоровые годы и уменьшить продолжительность больных[1].

Благодаря открытию ученых Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джека Шостака стало ясно, что главная причина старения – сокращение теломер, светлых участков на концах хромосом внутри каждой клетки организма (цвет теломерам придает покрывающий нити ДНК слой белков).



Элизабет Блэкберн начала изучать структуру ДНК теломер и их функции в далеком 1975 году с помощью тетрахимен. Тетрахимены – это одноклеточные организмы тины, плавающие в пресной воде в поисках пищи и партнеров (у них семь полов). Волосатое тельце тетрахимены напоминает исполнителя песни «Мана мана» из «Маппет шоу». Внутри нее находится ядро с 20 000 одинаковых линейных хромосом, которые удобно исследовать.



Блэкберн узнала, что теломеры состоят из повторяющихся отрезков ДНК – двух скрученных спиралью нитей с четырьмя элементами в составе (нукле-отидами): A (аденином), T (тимином), С (цитозином), G (гуанином). Подобно держащимся за руки ученикам, А всегда идет в паре с Т, а С – с G. В этих парах оснований измеряется длина теломер[2].

В 1978 году Блэкберн научилась вычислять длину теломер тетрахимен и заметила, что при определенных условиях те начинали расти. То же самое она со своей студенткой и исследователем из Гарварда Джеком Шостаком обнаружила в клетках дрожжевых грибков. Вскоре ученые стали искать вещество, создающее новые участки ДНК в теломерах. К исследованиям присоединилась аспирантка Кэрол Грейдер и уже в 1984 году сделала рентгеновский снимок, на котором теломеры захватывали впервые обнаруженный фермент. Исследователи назвали его теломеразой.

Они выявили роль теломеразы и теломер и обнаружили, что лимит Хейф-лика[3] можно преодолеть.

Теломераза – фермент, восстанавливающий потерянные при делении клеток участки ДНК теломер. Когда теломеразы много, теломеры сохраняют длину, и клетка продолжает делиться. Если же теломеразы недостаточно (из за мутации, образа жизни, других неблагоприятных факторов), теломеры быстро укорачиваются.

Теломеры, подобно пластиковым пистончикам на шнурках, не дают клеткам изнашиваться раньше времени. Когда наконечники стираются, шнурки невозможно использовать по назначению – проще выбросить. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки стареют.



Расшифровка ДНК теломер и открытие теломеразы в тетрахименах стали толчком для их изучения почти во всех типах клеток, кроме бактерий (хромосомы последних – кольца ДНК без концов). Ученые разных стран получили аналогичные результаты. Связь со здоровьем подтвердилась, когда врачи Великобритании и США обнаружили у людей с генетической мутацией, которых уже в детстве атакуют старческие болезни (это явление назвали теломерным синдромом), уровень теломеразы в два раза ниже нормы.

К счастью, запасы теломеразы можно пополнить, а теломеры – удлинить искусственным и естественным путем.

Так, в интернете рекламируются пищевые добавки и кремы, которые, по словам производителей, стимулируют выработку теломеразы. Однако их использование может привести к раку[4]: если теломеразы окажется слишком много, она вызовет неконтролируемый рост клеток.

Наш организм сам знает, как регулировать воздействие теломеразы на защитные колпачки хромосом, а мы можем ему помочь. Для этого авторы «Эффекта теломер» – Элизабет Блэкберн и Элисса Эпель – предлагают использовать безопасные и несложные приемы (мы отметили их в тексте значком ).

Можно практиковать эти приемы по одному или два, пока они не войдут в привычку. Какие окажутся самыми эффективными, будет зависеть от ваших индивидуальных особенностей. По результатам исследований, регулярное применение любого из способов начинает положительно сказываться на длине теломер и количестве теломеразы максимум через четыре месяца.