Клетки бывают смертными и бессмертными. В ряде клеток существует счётчик, ограничивающий общее количество делений, отпущенных данной клетке. Репликация - это процесс самоудвоения ДНК, когда часть материнской молекулы расплетается на две нити с помощью фермента геликазы, и в итоге образуются две новые цепочки, каждая из которых содержит звенья материнской молекулы и новосинтезированной, дочерней. Ведь каждый раз, когда клетки делятся, они должны копировать свою ДНК, чтобы все дочерние клетки получили полный набор информации.
Соматические клетки лишены теломеразной активности. Их теломеры укорачиваются, как в процессе онтогенеза, так и при культивировании клеток in vitro. У теломеразы есть одна функция » он из ядра переходит в митохондрии. То есть теломераза способна регулировать работу митохондрий, связанную с кислородом.
Теломерный повтор укорачивается в течение нашей жизни. Но этот процесс не идёт не до нуля. Возникла и подтвердилась гипотеза: теломерный повтор накладывается сам на себя, образуя петлю.
Когда клетки делятся, каждая хромосома теряет небольшой кусок. В новом поколении клеток хромосомы становятся короче. Потом ещё короче. И ещё.
Чтобы новые клетки не страдали, специальный рибонуклеиновый фермент достраивает на концах хромосом размещены повторяющиеся фрагменты – теломеры. Они не несут важной информации, поэтому их укорачивание не вредит клеткам. Но они не могут образовываться вечно: после 50-70 делений теломеры заканчиваются - клетка больше не может делиться и погибает. Это число называется пределом Хейфлика (по имени учёного, сделавшего это открытие).
Курение, постоянный стресс и многие другие отклонения от здорового образа жизни напрямую влияют на параметры работы теломеров. Ряд болезней, в частности хронических, развивается из-за слишком коротких теломеров. Самая известная – дераматоз, при котором ногти перестают расти, образуются белые точки на ногтевых пластинах и во рту. Скорее всего, у больного в таком случае плохо поддерживается образование теломеров, которые и так изначально меньше нормы. Это также может быть связано с плохой наследственностью, то есть через яйцеклетку и сперматозоид изначально были переданы плохие гены. Именно поэтому при процедуре ЭКО всегда обращают внимание на качество теломеров. Вторая болезнь – хронический бронхит, то есть хроническая обструктивная болезнь лёгких. Третья – цирроз печени.
Одна из самых распространённых проблем в современной медицине связана с тем, что болезни, напрямую связанные с проблемами с теломеразами, рассматривают как сбои в других системах организма. Когда пациент приходит к врачу, ему после осмотра диагностируют аутоиммунный процесс. Единственное эффективное лечение в таких случаях - это генная терапия. Однако многие врачи не обнаруживают настоящую причину сбоя в организме больного и в итоге выбирают неверную траекторию лечения пациента.
Иммортализация клеток человека происходит следующим образом: укорачиваются теломеры, они перестают укладываться так, как нужно, в ДНК возникает сигнал нарушений: «Останавливаемся, не строимся дальше, сейчас надо ликвидировать нарушение». Клетки больше не делятся, так как они переключаются на внутренний ремонт. А если сигнал подтверждения не приходит или заглушается лекарственными препаратами, то клетки делятся дальше, вплоть до потери генов, что ещё хуже.
ALT - альтернативные способы удлинения теломер у человека. Примерно в пяти процентах опухолей у человека теломеризация поддерживаются без участия теломеризы.
Но все надежды на модификацию «гена старения», то есть теломеров, не оправдали себя. Это показал эксперимент, проведённый на мышах. Почему именно эти животные? Все потому, что у мышей очень длинные теломеры (50 000 - 100 000, у человека же - только около 10 000). Но при любых операциях мыши либо умирали ещё раньше, либо заболевали раком. Онкология возникала от того, что раковые клетки научились включать ген теломеразы гораздо раньше учёных и пользуются этим для того, чтобы делиться бесконечно. Поэтому в организме мыши с выключенной теломеразой раковой опухоли гораздо сложнее появиться, чем у животного с активно работающим ферментом. Сейчас для мышей, достигших двухлетнего возраста, что весьма много для них, возможно удлинение жизненного периода с помощью этого гена, однако он все ещё не гарантирует их бессмертие и не обеспечивает действительно долгую безопасную жизнь.
Лекарство от смерти все ещё не найдено: ген старения в живых организмах продолжает свою работу. Может быть, есть механизмы, которые нельзя переконструировать так, как нам хотелось бы, изменив его ритм. Или все-таки можно?