Если вам интересно, как стареют ваши клетки, не смотрите дальше концов хромосом. Специальные структуры, называемые теломерами, внимательно следят за повреждениями, которые накапливаются в наших клетках, и сигнализируют, когда им пора удалиться.
Клетки нашего тела подвергаются серьезным нагрузкам на протяжении всей жизни. Факторы окружающей среды, такие как ультрафиолетовые лучи, неправильное питание и алкоголь, а также психологические факторы, включая стресс , подвергают наши клетки риску значительного повреждения.
Эти факторы вызывают повреждение ДНК в наших клетках, предрасполагая к раку и другим заболеваниям.
К счастью, у нас есть сложные биологические системы, чтобы противодействовать этому ущербу. Один из этих механизмов связан с клеточным старением, гарантируя, что отдельные клетки живут определенное время перед смертью.
Теломеры - это участки ДНК и белков на концах наших хромосом. Каждый раз, когда клетка делится, эти отрезки естественным образом становятся короче. Как только длина теломеры достигает определенной точки отсечения, клетка стареет, что означает, что она больше не может делиться и впоследствии погибнет.
Как работают теломеры? И почему одни люди стареют быстрее других?
Защитные колпачки
Как упоминалось выше, теломеры - это структуры на концах хромосом, состоящие из участков ДНК и белков. Когда клетка делится, хромосомы реплицируются, и каждая дочерняя клетка наследует идентичную пару.
Но у наших клеток есть большая проблема с репликацией ДНК. Ферменты, ответственные за этот процесс, называемые ДНК-полимеразами, могут легко реплицировать одну цепь ДНК в хромосоме, но репликация другой цепи намного сложнее.
Причина этого явления в том, что молекула ДНК направлена, то есть две нити двойной спирали движутся в противоположных направлениях.
ДНК-полимеразы могут образовывать непрерывную цепь ДНК, идущую в прямом направлении, но когда этот механизм должен работать в обратном направлении, он попадает в путаницу. Вместо этого в прямом направлении образуются короткие фрагменты, которые затем соединяются вместе другими ферментами.
Когда дело доходит до дальних концов наших хромосом, самый последний отрезок обратной или отстающей нити не может быть воспроизведен. Ученые называют это «проблемой конца репликации». Результатом этого является прогрессирующее укорачивание участка ДНК теломер с каждым раундом деления клетки.
Это также означает, что одна нить ДНК немного длиннее другой. На самом деле это хорошо; он позволяет свободной цепи ДНК скручиваться и засовываться в существующую двухцепочечную ДНК, образуя защитную петлю.
С прогрессирующим укорочением теломер приходит клеточное старение. Ученые считают, что это естественный защитный механизм, который останавливает клетки, которые накопили слишком много повреждений, от превращения в потенциальные раковые клетки.
Факторы, влияющие на биологический возраст
Длина теломер может использоваться для обозначения биологического возраста человека (который отличается от хронологического возраста). Ученые теперь знают, что многие факторы, включая физические упражнения , сон , депрессию и определенные генные мутации, связаны с уменьшением длины теломер и, как следствие, могут привести к преждевременному биологическому старению.
Например, недавнее исследование, опубликованное в журнале Pediatrics, показывает, что у детей, потерявших отца, теломеры значительно короче.
Точно так же систематический обзор, опубликованный в сентябрьском выпуске журнала психиатрических исследований за 2017 год, также показывает связь между невзгодами в детстве, включая насилие и бедность, и более короткими теломерами.
Еще неизвестно, является ли длина теломер маркером биологического старения или его причиной. Но ограничение факторов, которые отрицательно связаны с длиной теломер, вероятно, будет способствовать более молодому биологическому возрасту.
