Dodano: 02 marzec 2018r.

Możemy pozostać wiecznie młodzi? Odkryto sekret enzymu nieśmiertelności

Naukowcy z Arizony odkryli wewnętrzny hamulec w telomerazie - enzymie, który odpowiedzialny jest za proces odnawiania się komórek. Dzięki temu eksperci mają nadzieję na wytworzenie leku, który „doładuje” komórki ludzkiego organizmu i da im możliwość dalszego wzrostu, a co za tym idzie powstrzyma niektóre procesy starzenia się organizmu.

Telomeraza to enzym, który dobudowuje ostatni odcinek nici DNA w dzielących się komórkach. Najwięcej jest jej w intensywnie namnażających się komórkach macierzystych. Wraz z wiekiem zmniejsza się jednak aktywność telomerazy, co zdaniem naukowców jest jedną z przyczyn starzenia się ludzkiego organizmu.

Stopniowo zanikającą zdolność do replikacji komórek człowieka odkrył Leonard Hayflick już pół wieku temu. Od tamtej pory mówi się o „limicie Hayflicka”, który oznacza maksymalną liczbę podziałów komórkowych. Wcześniej udowodniono, że istnieje korelacja między telomerami – konkretnie ich długością, a liczbą możliwych podziałów komórki.

Głównym zadaniem telomerów jest powstrzymanie niechcianego i nieustrukturyzowanego kopiowania DNA, które mogłoby zdestabilizować cały genom. Takie niepowstrzymane działanie telomerów obserwuje się w przypadku wzrostu komórek nowotworowych. Naukowcy jak dotąd nie poznali dokładnie mechanizmu, który odpowiadałby za skracanie telomerów w zdrowych komórkach organizmu.

Ostatnie badania przeprowadzone w Laboratorium Nauk Molekularnych na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie rzucają nowe światło na przyczyny występowania „limitu Hayflicka” i następującej z czasem śmiertelności komórek organizmu.

Molekularna „fontanna młodości”?

Za każdym razem, gdy dochodzi do podziału komórki, telomery kurczą się i po jakimś czasie nie są już w stanie zabezpieczać końcówek chromosomów w komórkach. Ta ciągła redukcja wielkości telomerów nazywana bywa „zegarem molekularnym”, który odlicza czas do zakończenia cyklu życia komórki. Determinuje zatem starość w ludzkim rozumieniu.

Zanikaniu telomerów przeciwdziała enzym o nazwie telomeraza, który może być kluczem nie tylko do utrzymania młodości komórek, ale nawet do odwrócenia procesu ich starzenia się. Enzym ten odpowiada za dokładanie dodatkowych telomerów do końcówek replikowanego kodu genetycznego. Jednakże działanie telomerazy nie wystarcza, aby w pełni przywrócić utracone telomery, czyli zatrzymać proces starzenia się komórek.

Stopniowe kurczenie się telomerów negatywnie wpływa na zdolność do replikacji komórek w organizmie człowieka. Jest to również przyczyna dla której w ciele dorosłego człowieka zanikają komórki macierzyste.

Wykorzystanie pełnego potencjału telomerazy

Zrozumienie działania telomerazy daje szansę na odwrócenie niektórych procesów starzenia i znaczną poprawę jakości życia osób w podeszłym wieku. Naukowcy z Arizony odkryli w telomerazie specyficzną strukturę DNA, która odpowiada za dodawanie telomerów na końcach chromosomów.

Okazało się, że telomeraza ma wbudowany system pauzy, wewnętrzny „hamulec”, mający zapewnić prawidłową syntezę powtórzeń DNA w telomerach. Znalezienie sposobu na uwolnienie enzymu od tego hamulca daje możliwość przywrócenia komórkom ich „młodości”.

Za system pauzy odpowiada pojedynczy nukleotyd, który stymuluje aktywność telomerazy. Dzięki poznaniu i wykorzystaniu tego „hamulca”, funkcja telomerazy może być „doładowywana”, co ostatecznie powstrzyma skracanie się długości telomerów i umożliwi „odmłodzenie” starzejących się ludzkich komórek macierzystych.

Niebezpieczeństwo związane z telomerazą

Wiele ludzkich chorób jest związanych z nieprawidłowym działaniem enzymu telomerazy i przyspieszonym starzeniem się komórek. Niedobór telomerazy pogarsza stan narządów wewnętrznych z powodu braku odpowiedniej liczby komórek do replikacji. Zwiększenie aktywności enzymu może dać szansę osobom chorym na całkowite wyleczenie.

Niestety telomeraza może być też niebezpieczna. Z jednej strony może ona zahamować starzenie się komórek, z drugiej komórki nowotworowe wykorzystują ten enzym do swojego nieprawidłowego i niszczycielskiego wzrostu. Wykorzystanie telomerazy w medycynie będzie zatem musiało być bardzo precyzyjne, by nie zwiększać ryzyka rozwoju nowotworów u ludzi.

Naukowcy podkreślają również, że badania dotyczą przede wszystkim komórek macierzystych człowieka. Pozostałe wykazują bowiem mniejszą podatność na aktywność telomerazy. Ze względu na rosnące zagrożenie rozwojem nowotworów, lek który zwiększałby aktywność telomerazy w całym organizmie człowieka nie jest pożądany. Jednak dokładne wyselekcjonowanie komórek, które miałyby zostać poddane terapii pozwoliłoby na wyleczenie wielu chorób i powstrzymanie niektórych procesów starzenia się.

 

Źródło:Arizona State University, ScienceDaily, National Center for Biotechnology Information, fot. Arizona State University, Zdjęcie przedstawia enzym telomerazę, jak również telomery względem chromosomu