Теломеры - счетчик долголетия. VIVOS VOCO: А.В. Вершинин, "Центромеры и теломеры хромосом" Теломеры хромосом

В 30–40-е годы XX века отечественные учёные ввели понятие, отражающее уровень сохранности организма – биологический возраст . Скорость старения у каждого человека индивидуальна. Определить степень износа его органов и систем помогут , а точнее – их длина. Что это такое? Можно ли остановить биологические часы? Читайте о последних научных изысканиях, связанных с омоложением организма .

Когда размер имеет значение. Короче короче жизнь

Теломеры (от др.-греч. τέλος – конец и μέρος — часть) представляют собой некие наконечники на концах хромосом, состоящие из строго определённой последовательности сложных органических соединений – нуклеотидов. При рождении длина таких наконечников составляет 15 тысяч пар нуклеотидов, к пятилетнему возрасту она сокращается до 12 тысяч, а хронические заболевания могут уменьшить размеры концевых участков хромосом до 5–2 тысяч пар нуклеотидов.

Учёные обнаружили в середине прошлого столетия в клетках ядерных живых организмов (то есть организмов, клетки которых содержат ядро). Поначалу их роль не была понятна. Наконечники не содержат генов, несут довольно-таки мало информации, которая ничего не кодирует и не считывается на информационные рибонуклеиновые кислоты.

Позже стало ясно: их функция – в обеспечении защиты хромосом от разрушения и слипания, а также сохранности наследственного материала (генома) в процессе деления клетки и удвоения ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).

Последняя представляет собой своеобразный биологический жёсткий диск с записанной на нём генетической программой развития и функционирования живого организма. ДНК позволяет хранить, передавать следующему поколению и реализовывать названную программу.

Объёмы памяти созданного природой «диска» поражают: вместимость грамма одной нити ДНК сопоставима с аналогичным показателем 100 миллиардов DVD – 455 экзабайт. А информацию, записанную на нём, можно прочитать даже по прошествии нескольких тысячелетий.

Механизм удвоения ДНК не позволяет копировать , а потому при каждом делении клетки – а большинство человеческих клеток способно делиться лишь 52 раза (предел Хейфлика) – наконечники хромосом укорачиваются на 50–200 нуклеотидов (согласно Harley C. B., Futcher A. B., Greider C. W.).

Почему клетки стареют

Почему клетки стареют ? Рано или поздно наступает момент, когда размер теломер становится настолько мал (3000–5000 пар нуклеотидов или 2 kb), что клетка не может больше удваиваться, наступает её генетически запрограммированная смерть – апоптоз.

Если же клетка категорически не желает гибнуть, её уничтожают клетки иммунной системы. В тех случаях, когда последние по тем или иным причинам не выполняют должным образом свои функции, в организме накапливается большое количество старых клеток.

Об их влиянии на состояние окружающих молодых «коллег» и в целом на организм, осуществляемом, по-видимому, при помощи неких сигнальных молекул, пока можно лишь догадываться. Предполагается, что присутствие нефункционирующих долгожителей может стать причиной воспаления, перерождения молодых клеток в злокачественные. Клеточное старение (сенессенс) и старение организма – два звена одной цепи.

Ещё одно негативное последствие того, что хромосомы утрачивают свои защитные колпачки, состоит в опасности склеивания «оголённых» концов молекул ДНК. Дело в том, что клетка воспринимает сверхкороткие как разрывы хромосом и стремится их починить путём их соединения. Подобное чревато появлением мутаций, приводящих к развитию онкологических заболеваний.

На сегодняшний день известны результаты более 8 тысяч исследований, доказывающих, что длина концевых участков хромосом тесным образом взаимосвязана с биологическим возрастом человека. Чем короче хромосомные наконечники, тем больше изношен организм и тем скорее наступит смерть.

Теломеры помогают предсказать развитие рака

Специалисты Медицинского университета г. Инсбрук (Австрия) с 1995 по 2005 год наблюдали за 787 добровольцами 40–79 лет, не страдавших раком . В начале исследования у каждого из них была определена длина теломер в лейкоцитах капиллярной крови. За 10 лет у 11,7 % испытуемых развилось какое-либо онкологическое заболевание. Средняя длина концевых участков хромосом у заболевших была значительно меньше, чем у здоровых участников. Причём самые короткие наблюдались у пациентов с наиболее тяжёлыми формами рака – желудка, яичников и лёгких. Учёные сделали выводы: у людей с критически короткими хромосомными наконечниками риск возникновения злокачественного новообразования в 3 раза выше, чем у тех, кто может похвастать максимальной длиной теломер, а риск умереть от рака в десятилетний период – в 11 раз выше.

Теломеры : какие факторы определяют их длину

Теломеры могут укорачиваться быстрее или медленнее. Исследования показали, какие факторы влияют на длину хромосомных наконечников.

1. Стресс уменьшает размеры теломер (Элисса С. Эпель, Jue Lin, Frank H. Wilhelm и другие, 2006 г.).
2. Различные недуги: ожирение (сокращает длину теломер на 240 пар нуклеотидов), резкие скачки веса из-за увлечения диетами (S. Kim, C. G. Parks, L. A. DeRoo и другие, 2009 г.), , гипертензия, ишемическая болезнь, инфекционные заболевания (в частности, заражение инфекцией Salmonella enteric), воспалительные процессы (например, язвенный колит).
3. Некоторые модели мышления, отличающиеся повышенной озлобленностью, назойливыми мыслями о том, что людям нельзя доверять (L. Brydon, J. Lin, L. Butcher, M. Hamer и другие, 2012 г.), пессимизмом (A. O´Donovan, J. Lin, F. S. Dhabhar и другие), постоянным мысленным проговариванием своих проблем и подавлением нежелательных мыслей и эмоций (M. Alda, M. Puebla-Guedea, B. Rodero и другие, 2009 г.) ускоряют старение. У жизнерадостных людей длиннее. Причём, согласно исследованиям, эта разница может достигать 30 %.
4. Социальный статус. Чем он ниже, тем концевые участки хромосом короче (исследователи под руководством профессора T. D. Spector из Отделения исследований близнецов и генетической эпидемиологии Больницы Святого Фомы, г. Лондон).
5. Брак. Люди, не состоящие в браке и не имеющие постоянного партнёра, имеют меньших размеров. Правда, если брак сопряжён с регулярным семейным насилием, наконечники также будут короткими из-за влияния стресса (Элизабет Блэкберн).
6. Физическая активность (специалисты Колорадского университета, 2010 г.). Теломеры у активных людей на 200 пар нуклеотидов длиннее, чем у тех, кто ведёт сидячий образ жизни.
7. Курение. Одна пачка сигарет, выкуриваемая изо дня в день в течение года, укорачивает хромосомные наконечники на 5 пар нуклеотидов. Степень их повреждения соответствует 11 годам клеточного старения (A. R. Zota, B. L. Needham, E. H. Blackburn и другие, 1999–2002 гг.).
8. Сладкая газированная вода. Ежедневное употребление 2 банок напитка ускоряет старение на 4,6 лет (C. W. Leung, B. A. Laraia, B. L. Needham, 2014 г.).
9. Уровень липидов в крови. Чем их меньше, тем длиннее.
10. Присутствие в организме большого количества (Packer, Fuehr, 1977 г., Zglinicki и другие, 1995 г., Chen, Ames, 1994 г.).
11. Скудный рацион . Дефицит омега-3 жирных кислот (R. Farzaneh-Far, J. Lin, E. S. Epel и другие, 2010 г.), минералов и витаминов в организме, особенно фолиевой кислоты, магния, цинка, витаминов С, Е, К, В6, В12, D укорачивает длину концевых участков хромосом на 5 % (это составляет 350 пар нуклеотидов). Аналогичным действием обладает употребление технологически переработанного мяса – копчёного, вяленого, солёного, а также колбас, сосисок, ветчины, солонины (J. A. Nettleton, A. Diez-Roux, N. S. Jenny и другие, 2008 г.).
12. Грудное вскармливание. Дети, которые в первые 4-6 недель своей жизни питаются исключительно молоком матери, имеют теломеры на 5 % длиннее, чем у сверстников-искусственников (Wojcicki и другие, 2016 г.).
13. Роды. Исследователи из Университета Джоржа Мэйсона () под руководством Анны Поллак установили: чем большее количество раз женщина рожала, тем короче защитные колпачки на её хромосомах. Рождение одного ребёнка сокращает длину теломер на 4,2 % (это равноценно 11 годам клеточного старения), пятерых – на 12,7 %.
14. Солнечные лучи. Теломеры открытых участков кожи значительно короче своих «коллег» с защищённых от ультрафиолета мест (Петра Букамп из Гейдельбергского центра исследования рака).
15. Продолжительность сна. Чем дольше человек спит, тем длиннее защитные колпачки на его хромосомах. Минимальное время сна, согласно исследованиям, должно быть 7 часов (K. A. Lee, C. Gay, J. Humphreys и другие, 2014 г.).
16. Некоторые компоненты краски и бытовой химии (S. Pavanello, A. C. Pesatori, L. Dioni и другие, 2010 г.).

В общем все исследования последних лет лишь объяснили с точки зрения физиологии человеческого организма то, что и так было давно известно из практики и наблюдений: правильное питание, здоровый сон , физическая активность, оптимизм продлевают жизнь, а вредные привычки, стрессы и болезни, напротив, укорачивают её.

Теломеры : можно ли сделать их бессмертными и остановить клеточное старение

Существуют ли способы обнулить счётчик делений клетки и остановить клеточное старение , а значит, и старение организма ? В настоящее время учёные всего мира бьются над решением этого вопроса. И определённые сдвиги есть. Так, в 2009 году Нобелевский комитет присудил премию исследователям Калифорнийского университета Кэрол Грейдер, Элизабет Блэкберн и Джеку Шостаку за открытие ими в 1984 году фермента, обеспечивающего наращивание . Новое органическое вещество белковой природы получило название теломераза . Частица -аза в конце слова указывает на принадлежность к ферментам.

Одиннадцатью годами ранее, в 1973 году, существование особого вещества, способного удлинять концевые участки хромосом , предположил советский биолог, специалист Института Биохимической физики РАН Алексей Матвеевич Оловников.

Теломераза присоединяется к концу ДНК, спрятанному под теломерой, и использует его в качестве стартовой точки для добавления пар нуклеотидов и наращивания концевых участков хромосомы .

К сожалению, активно функционирующий «молодильный» фермент обнаружен лишь в трёх типах клеток человеческого организма: половых, стволовых и раковых. Остальным типам клеток не повезло: теломеразы в них прекращает своё функционирование уже в эмбриональный период развития, как бы выключается, и клетка даже не подозревает о его существовании.

Однако наука не стоит на месте. Учёные нашли способ заставить работать омолаживающий клетки фермент и даже встроить его ген в любую клетку. Правда, по понятным причинам массовые эксперименты пока проводились лишь на животных. Заслуживают внимания результаты исследования, организованного в 2012 году специалистами Испанского национального центра по исследованию рака. Двум группам мышей – взрослым и старым – вводили вирус, активизирующий теломеразу . Это позволило значительно увеличить продолжительность их жизни: взрослых животных – на 24 %, старых – на 13 %.

Воодушевлённая такими результатами 44-летняя глава фармкомпании из США Элизабет Пэрриш повторила опыт на себе. Ей вкололи ослабленный аденоассоциированный вирус, в который был предварительно встроен ген теломеразы . Уже спустя 6 месяцев женщины удлинились на 9 %, что соответствует омоложению тканей на 20 лет.

Однако радоваться рано: безопасность подобных экспериментов ещё не исследована. Чем они могут аукнуться в дальнейшем для человека и его потомков пока неизвестно. Некоторые специалисты предполагают, что такие опыты на людях могут закончиться увеличением количества онкологических и других смертельно опасных заболеваний. Время покажет. А пока расскажем о безопасных способах удлинить .

Доступные и безопасные активаторы теломеразы

Помимо описанного выше способа пробудить теломеразу каждой клетки и заставить её встать на защиту организма человека от клеточного старения , существуют более доступные и менее рискованные пути – с помощью определённых природных веществ. Назовём некоторые из них.

1. . Если в течение 4 месяцев ежедневно принимать 50 мкг солнечного витамина, концентрация теломеразы увеличится на 20 % (H. Zhu, D. Guo, K. Li, J. Pedersen-White и другие, 2011 г.).
2. Омега-3 жирные кислоты (эйкозапентаеновая и докозогексаеновая). Если индекс омега-3 (суммарный процент эйкозапентаеновой и докозогексаеновой кислот от общего количества жирных кислот в мембранах эритроцитов) превышает 8 %, теломераза активизируется, старение значительно замедляется (Richard Harris).
3. Магний . Этот макроэлемент играет одну из главных ролей в процессе удвоения ДНК, обеспечивает целостность «банка данных» и при необходимости исправляет дефекты молекулы. Экспериментальным путём («Journal of Nutritional», 2011 г.) было доказано, что магний влияет на увеличение длины теломер.
4. Фолиевая кислота ( В9). Тот же журнал «Journal of Nutritional» в том же 2011 году опубликовал результаты ещё одного исследования, согласно которым содержание фолиевой кислоты в плазме крови прямо пропорционально длине теломер.
5. Витамин А. В 2011 году «Journal of Nutritional Biochemistry» обнародовал выводы исследования: витамин А крайне важен для нормальной работы иммунной системы, а потому его дефицит приводит к сокращению длины теломер.
6. Цинк. Недостаток этого микроэлемента учёные связывают с разрывами цепочек ДНК и короткими теломерами.

Практически все перечисленные ингредиенты для омоложения организма, кроме, пожалуй, фолиевой кислоты, присутствуют в пчелопродукте, приготовленном из личинок пчелиных самцов – трутневом гомогенате . В домашних условиях сохранить этот продукт на долгое время без потери его омолаживающих свойств нереально. Однако на отечественном фармацевтическом рынке уже существуют , изготовленные на основе трутневого молочка по особой технологии, позволяющей сделать это.

Профессор анатомии из Университета Калифорнии, вице-председатель Американского геронтологического общества Леонард Хейфлик , разработавший теорию старения клеток , утверждал, что максимальная потенциальная продолжительность жизни человека составляет 120 лет. Доживём ли мы до этого возраста, зависит по большей части от нас самих.

Победить старение организма и приобрести бессмертие мечтает человечество на протяжении всего своего существования. Над достижением этой цели сейчас работают лучшие биологи мира. Возможно, мы подошли к ней уже совсем близко. Теломераза – недавно открытый фермент, отвечающий за бессмертие организма. Но чем будет это открытие? Спасением, сбывшейся мечтой или новым бичом человечества?

Совсем недавно было открыто, что за старение или бессмертие клеток отвечают окончания хромосом, названные теломерами. Апоптоз – биологически запрограммированный процесс старения клетки. Его задача в том, чтобы не дать размножаться клеткам с поврежденными ДНК. У многоклеточных организмов апоптоз отвечает за морфогенез – правильное образование и развитие тканей и органов. Делается это при помощи контроля скорости деления клеток. Одни клетки размножаются быстрее и давят на соседние ткани, в результате орган занимает нужное положение в организме.

Находящиеся на концах хромосом теломеры отвечают не только за бессмертие или старение организма. Они также предохраняют соединение хромосомы с участками ДНК других хромосом, таким образом, препятствуя мутации клетки. Старение основано на неспособности ДНК-полимеразы (фермента отвечающего за копирование ДНК при размножении клетки) копировать ДНК с самого её конца. Таким образом, при каждом делении теломеры на концах хромосом становятся всё короче. Этот процесс длительный, но со временем теломеры исчезают, ДНК хромосом начинает набирать ошибки и возникает мутация клетки. Со временем мутации достигают такого количества, что клетка становится неспособной обеспечивать саму себя питательными веществами и поддерживать постоянство внутренней среды. Клетка погибает.

Однако некоторые клетки имеют кардинальное отличие. Клетки внутренней стенки кишечника, клетки, отвечающие за образование сперматозоидов, а также бактерии и раковые клетки могут делиться бесконечно долго и никогда не стареют. Эта способность обеспечивается особым ферментом, способствующим копированию цепочки ДНК с самого её конца. Таким образом, ответственные за сохранение целостности хромосомы теломеры никогда не исчезают, и клетка становится бессмертной. Этот фермент называется теломераза.

В норме при исчезновении теломер, ДНК клетки с каждым делением накапливает ошибки. В результате ДНК приходит в негодность и клетка гибнет. Но бывает так, что очередная мутация затрагивает участок, кодирующий фермент теломеразу. Из-за этого уже накопившая ошибки ДНК прекращает свое дальнейшее разрушение, давая клетке бессмертие. Но из-за накопленных ошибок клетка не может выполнять свои функции, с этого момента все ресурсы клетки тратятся исключительно на её размножение. Ткань становится злокачественным новообразованием.

Нужно понимать, что активация теломеразы не является причиной появления рака. Например, клетки эндотелия кишечника благодаря теломеразе бессмертны, но при этом не являются злокачественными и успешно выполняют свои функции. Злокачественное образование имеет два кардинальных отличия:

— бессмертие клеток ткани в результате активации теломеразы;

— ошибки в ДНК клетки, из-за чего она не выполняет свои функции.

Именно оба этих фактора, а не только первый, отличают злокачественные клетки.

Способность влиять на теломеразу – ключ к бессмертию и избавлению человечества от онкологических заболеваний. Для избавления от рака необходимо научится отключать теломеразу у отдельных клеток, не затрагивая её функции в остальных тканях и органах. Добиться этого можно путем введения необходимых ферментов местно, в злокачественные ткани.

Добиться бессмертия – задача более сложная. При этом активирующий теломеразу препарат ТА-65 уже получен и поступил в продажу. Но изучение теломеразы не доведено до конца, некоторые её функции в различных тканях ещё не изучены. Несмотря на позитивные результаты от применения препарата, многие врачи рекомендуют использовать его только с разрешения специалиста и при его контроле. Другие врачи рекомендуют отказаться от препарата вовсе.

Главным компонентом препарата является циклоастрогенол – вещество природного происхождения, содержащееся в корне перепончатого астрагала. Его способность активировать теламеразу была доказана ещё в 2009 году. Вещество было опробовано на мышах. В ходе экспериментов обнаружилось, что препарат возвращает молодость особям, избавляет от многих хронических заболеваний. Негативных побочных эффектов не было обнаружено.

Несмотря на это некоторые врачи рекомендуют воздержаться от покупки препарата, обосновывая это отсутствием длительных клинических испытаний на людях. Тем не менее, препарат поступил в продажу и уже имеет множество постоянных покупателей. Курс приема ТА-65 рассчитан на три месяца, после чего необходимо делать перерыв на несколько недель. В день принимают от 1 до 4 таблеток. Их назначение возможно лишь в специализированных клиниках, после выяснения биологического возраста. Стоимость колеблется в зависимости от страны и способа приобретения. Упаковка в 30 таблеток оценивается в 15-25 тысяч рублей, упаковка в 90 таблеток оценивается в 40-55 тысяч рублей.

Видео: Теломеры и теломераза.

На верхнем снимке - обычные клетки человеческой сетчатки. На снимке внизу - клетки того же возраста.

Американские исследователи из Техасского университета У. Райт (слева) и Дж. У. Шей смогли увеличить продолжительность жизни обычных соматических клеток, встраивая в них ген теломеразы.

Теломеры - это концевые участки линейной молекулы ДНК, которые состоят из повторяющейся последовательности нуклеотидов. У человека и других позвоночных повторяющееся звено имеет формулу TTAGGG (буквы обозначают нуклеиновые основания). В отличие от других участков ДНК теломеры не кодируют белковые молекулы, в некотором роде это "бессмысленные" участки генома. В 1971 году российский ученый Алексей Матвеевич Оловников впервые предположил, что при каждом делении клеток эти концевые участки хромосом укорачиваются. То есть длина теломерных участков определяет "возраст" клетки - чем короче теломерный "хвост", тем она "старше". Через 15 лет это предположение экспериментально подтвердил английский ученый Говард Кук. Правда, нервные и мышечные клетки взрослого организма не делятся, теломерные участки в них не укорачиваются, а между тем они "стареют" и умирают. Поэтому вопрос о том, как "возраст" клетки связан с длиной теломер, остается по сей день открытым. Одно несомненно - теломеры служат своего рода счетчиком клеточных делений: чем они короче, тем большее число делений прошло с момента рождения клетки-предшественницы.

Фермент теломераза "работает" в раковых клетках, сперматозоидах и яйцеклетках. Его существование также было предсказано А. М. Оловниковым в начале 70-х годов. Обнаружили фермент в 1985 году у инфузории, затем - в дрожжах, растениях и у животных, в том числе в яичниках и раковых клетках человека. Теломераза - это фермент-"удлинитель", его функция - достраивать концевые участки линейных молекул ДНК, "пришивая" к ним повторяющиеся нуклеотидные последовательности - теломеры. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза "не работает", поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к ее гибели.

В 1997 году американские ученые из университета Колорадо получили ген теломеразы. Затем в 1998-м исследователи из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета в Далласе встроили ген теломеразы в клетки кожи, зрительного и сосудистого эпителия человека, где фермент в обычных условиях "не работает". В таких генетически модифицированных клетках теломераза находилась "в рабочем состоянии" - пришивала к концевым участкам ДНК нуклеотидные последовательности, поэтому длина теломер от деления к делению не менялась. Таким способом ученым удалось увеличить жизнь обычных клеток человека в полтора раза. Не исключено, что этот метод поможет найти ключ к продлению жизни.

Итак, теломераза остается главным кандидатом на звание эликсира бессмертия. И в то же время этот фермент - один из главных факторов злокачественного перерождения клеток. Раковые клетки бессмертны благодаря тому, что в них "работает" теломераза. Вот почему бессмертие и рак в природе как бы уравновешивают друг друга: бессмертный организм теоретически может жить вечно, но он неминуемо погибнет от рака.

См. в номере на ту же тему

ТЕЛОМЕРА ХРОМОСОМЫ И ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ. 10 ОКТЯБРЯ 2009.
Глава из книги: "Новая генетика и ДНК-информатика".

Старение человека будет всегда волнующей темой. Сегодня на первое место вышла теломерная теория старения, основная идея которой в том, что конец хромосомы, запечатанный теломерой,перестает функционировать и клетка перестает делиться. При каждом делении клетки участок ДНК на краю хромосомы - теломера
укорачивается до тех пор, пока конец хромосомы перестанет нормально функционировать. Получены результаты на животных продления жизни при
удлинении теломеры. Если клетки имеют возможность большее число раз делиться,
то это эквивалентно повышению резервов организма, которые снижаются в течение жизни до критического или предельного значения перед смертью.
Остается как бы удлинить теломеры у человека - и проблема "вечной молодости" решена. На самом деле все гораздо сложнее, и уж точно, что таблетки, для
удлинения теломер, не будут продаваться в аптеках. Удлинение теломер - это сложная генетическая операция, при которой в зародышевые или стволовые клетки вводятся векторы или гены для модификации теломеры. Причем количество концов хромосом на гаплоидный набор, то есть в половой клетке, равно 92, и это может
быть самой большой проблемой - удлинить теломеры ВСЕХ концов хромосом.
Возможно, не все 24 хромосомы, а одна или две имеют главное значение в теломерной теории старения, но это пока неизвестно. Затем либо организм клонируется, либо модифицированные клетки размножаются и вводятся в человека. Вся операция полностью индивидуальна, доноры не подойдут, так как будет
иммунная несовместимость клеток. Возможно введение самого фермента теломеразы
с помощью специальных нанокапсул в клетки. Но поскольку этот процесс не
связан с нормальным процессом образования гамет, зародыша и эмбриона,то могут быть всякие неуправляемые осложнения, в том числе образования потенциально раковых клеток.
По этому поводу выскажу некоторые свой соображения. Скорее всего,это не
приведет к значительному увеличению жизни. Как известно,теорий старения около 200, и когда проблема с теломерой будет решена, начнут действовать другие механизмы, приводящие к смерти человека.
Каждая из теорий старения опирается на те процессы, которые вносят свой вклад
в приближение смерти человека. Для тех научных спонсоров, которые инвестируют деньги в науку, и продление жизни, возможно, будут интересны проекты, могущие
существенно повлиять на длительность жизни.

Это:
1. Митохондрии и старение. Какой бы ни были длины теломеры, будет снижение энергетики с возрастом. Необходима генетическая коррекция митохондрий.
2. Эндогенные вирусы (герпес, папиллома, аденовирусы, эндогенные "нормальные" ретровирусы и несколько других из известных вирусов), которые встраиваются в геном клеток человека и доводят клетки до разрушения независимо от длины теломер. К этой же группе я могу отнести и медленные инфекции.
3. Микробные патогены, которые также снижают резервы организма и играют
большую роль в болезнях старения (микоплазма и другие).
4. Мутации и повреждения генов могут накапливаться в клетках независимо от
длины теломер. Для этого необходимо модифицировать системы репарации генома в клетке для защиты от внешних и внутренних мутагенов.
5. Транспозоны - нечто среднее между мутагенами и вирусами.
Их активность не зависит от длины теломер, но они могут выключать
гены, повреждать их и приводить клетку к гибели.
6. В организме много клеток, которые находятся в состоянии конечной
дифференцировки, они не делятся всю жизнь человека. Это клетки мозга –
нейроны, клетки мышц и сердца, клетки эндокринных желез и другие. Решение проблемы теломеры для старения имеет значение только для делящихся клеток - клетки эпидермиса, клетки кишечника, фибробластов соединительной ткани,клетки костного мозга и другие. Неделящиеся клетки имеют особый, другой механизм старения.
В возрасте старше 60 лет большое значение в долгой и полноценной жизни
человека будут иметь защита мозга от различных дегенеративных процессов типа болезни Альцгеймера, атеросклероза мозга, старческого слабоумия.
Эти темы соответствуют моим интересам в науке и все это показывает, что
старение процесс сложный и требует изучения с разных сторон.

В настоящее время в литературе существует некоторая путаница в названиях
генов, названиях белков, которые могут не совпадать с названием генов, ссылки
в цитатах на гены из разных организмов. То ли это гены дрожжей, то ли мышей,
то ли человека. Разобраться в этом могут только специалисты-биохимики, а
людям, которые просто интересуются наукой для инноваций в генные технологии,
это часто не по силам, в смысле специальных знаний. Чтобы знать, что научная статья именно про тот ген, что интересует, надо знать первичную структуру
белка, или белковые домены для гомологов дрожжей, мышей для сравнения с человеком.
Простой формальный поиск по генным базам может быть ошибочным.
Для примера этого ген TPP1, входящий в защитный комплекс теломер хромосом, на который ссылаются почти в каждой второй статье о теломерах, записан в геноме человека как трипептидил-пептидаза. И это правильно - есть такой ген у
человека, только он никакого отношения к теломерам не имеет.
Только специалист-биохимик сразу это поймет, так как белок TPP1 , входящий в теломеру в защитный комплекс играет функцию биндинга белков и ДНК. Белок TPP1
- это ген ACD человека.

ГЕНЫ ПОДДЕРЖКИ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ТЕЛОМЕРЫ ХРОМОСОМ В ГЕНОМЕ
ЧЕЛОВЕКА. СПИСОК И ПЕРЕВОД СДЕЛАЛ КУРНОСОВ М.Н.13 МАРТА 2010.

Гены были найдены по реферативной базе генома человека, а также по
современным статьям в журналах. Гены указаны все на дату этой статьи, но со временем их может стать больше, так как наука идет далее.

ХРОМОСОМА ГЕН РАЗМЕР НАЗВАНИЕ И ПРИМЕЧАНИЕ

1. EST1B 33 Est1p-подобный белок B, каждой
закороченной теломеры 1B.
LTPS - взаимодействующий белок.
C1ORF16 82 ORF, каждой закороченной теломеры 1C,
рак груди-ассоциированный антиген.
RAP1 94 RAS онкоген связанный белок, негативная
регуляция клеточного цикла.
2. RIF1 66 RAP1-взаимодействующий фактор, гомолог
дрожжей, поддержка теломер, ответ на ДНК
повреждение.
PAX8 63 Парный бокс белок 8, активатор транскрипции
теломеразы.
XRCC5 97 X-лучей дефектная репарация в клетках
китайского хомячка, Ku80 волчаночный
антиген, репликация, рекомбинация, репарация
двойных разрывов, входит в состав комплекса
теломеры. АТФ-зависимая хеликаза 2.
3. TERC 1 РНК теломеразы.
4. HNRPD 20 Гетерогенный ядерный РНП Д, AU-богатый
элемент РНК связывающий белок 1, 37 kDa,
теломеры поддержка, процессинг РНК,
активатор транскрипции.
LOC646316 3 Побобен теломеры повтор связывающий
фактор 1 - TTAGGG,
NIMA - взаимодействующий белок 2, белок
теломеры PIN2-TRF1.
RFC1 79 Фактор репликации C1, активатор 1,
145 kDa, TDTM.
NOLA1 10 Ядерный белок семейство A, член 1, H-ACA
snRNPs, содержит глицин-аргинин богатый
домен GAR1.
5. LOC442147 1 Подобен TRF2-взаимодействующий белок,
RAP1 hRAP1.
TERT 42 Теломераза, обратная транскриптаза,
4 изоформы.
SERF1A 18 Малый EDRK-богатый фактор 1A, теломерный,
нервной системы развитие, неизвестны
функция, процесс, компонент.
SMN1 28 Аварийный для моторного нейрона 1,
теломерный.
RAD50 87 RAD50-гомолог S. cerv. , регион теломеры
хромосом, TDTM, рекомбинация, репарация
двухцепочных разрывов ДНК, 3-5-экзонуклеаза,
эндонуклеаза одноцепочной ДНК.
NOLA2 4 Ядерный белок семейство A, член 2.
6. ----
7. POT1 74 POT1-защита одноцепочной ДНК теломеры,
гомолог S. pombe. , поддержка теломеры,
репликация ДНК.
8. TNKS 221 Танкираза, TRF1-взаимодействующий
анкирин-зависимый АДФ-рибозы полимераза,
NAD-зависимая, АДФ-рибозилирование белков,
TDTM.
PINX1 75 PIN2-взаимодействующий белок 1, поддержка
теломер, негативная регуляция прогрессии
клеточного цикла.
TERF1 39 TRF1, Теломерного повтора связывающий
фактор 1, NIMA-взаимодействующий, связывание
ДНК теломеры, клеточный цикл, TDTM.
WRN 141 Вернера синдром, хеликаза, репликация
теломеры.
9. ----
10. TNKS2 67 Танкираза 2, TRF1-взаимодействующий,
анкирин-связанный АДФ-рибозы полимераза 2,
поддержка теломер, АДФ-рибозилирование
белков.
OBFC1 36 Олигонуклеотид-олигосахарид-связывающее
поле 1, поддержка теломеры, ассоциация с
POT1, TPP1.
11. TNKS1BP1 23 Танкиразу 1-связывающий белок 1,
182 kDa, ядерный теломерный гетерохроматин,
TDTM.
SCYL1 14 SCY1-подобный 1, S. cerev. , N-терминальная
киназа-подобный
белок, тератома-ассоциированный белок,
регулятора теломеры связанный белок,
теломеры
транскрипционный-взаимодействующий элемент.
MRE11A 76 MRE11-мейоза рекомбинации гомолог S. cerev. ,
двухцепочных разрывов репарации белок,
3-5-экзонуклеаза, эндонуклеаза одноцепочной
ДНК. TDTM.
ATM 146 Атаксия-телеангиэктазия мутация,
мейотическая рекомбинация, взаимодействие
с TRF2.
12. PTGES3 25 Простагландин Е синтетаза 3, цитозольная,
теломеразы голоэнзима комплекс, активация
теломеразы и поддержка теломер, неактивный
прогестерона рецептор, 23 kDa.
13. LOC283523 2 Подобен теломерного повтора связывающего
фактору 1, изоформа 2.
14. TEP1 46 Теломеразы-ассоциированный белок 1,
TROVE -домен семейства, член 1, теломеразы
голоэнзимный комплекс, ДНК репликация и
хромосомы цикл.
TINF2 3 TIN2, TERF1 взаимодействующий ядерный
фактор 2, теломеры длины регулятор, TDTM.
PARP2 14 АДФ-рибозы полимераза 2.
15. NOLA3 2 Ядерный белок семейство A, член 3, гомолог
NOP10 S. cerv.
BLM 98 Блума синдром, хеликаза.
16. NOMO1 63 NODAL модулятор 1, PM5-белок, теломерная
копия.
TERF2 31 TRF2, Теломеры повтор связывающий фактор 2,
теломеры ДНК и белок связывающий фактор,
клеточный цикл, TDTM.
TERF2IP 10 TERF2-взаимодействующий белок, теломеры
RAP1 белок, с допамин рецептором
взаимодействующий белок 5, связывание
с ДНК теломеры, TDTM.
ACD 3 Адренокортикальной дисплазии гомолог,
поддержка теломеры, взаимодействует с POT1
и TIN2, ДНК, белок TPP1 гомолог.
17. C17ORF31 244 Каждой закороченной теломеры 1A,
Est1p-подобный белок A, поддержка теломер.
18. LOC646359 1 Подобен теломеры повтор связывающий
белок 1, изоформа 2.
19. SIRT2 21 Сиртуин 2, гомолог S. cerv. , спокойного
хроматина комплекс, клеточный цикл.
ERCC1 14 Эксцизионная репарация ДНК 1.
20. RTEL1 40 Регулятор теломеры элонгирующей
хеликазы 1, АТФ-зависимой.
21. ----
22. LOC644899 1 Подобен теломеры повтор связывающий
фактор 2 взаимодействующий белок 1,
TRF2-взаимодействующий теломеры белок
RAP1, hRAP1.
NHP2L1 15 Ядерный высоко мобильных групп белок,
гомолог S. cerv. подобный 1, процессинг
рРНК. Теломеразный комплекс.
XRCC6 43 X-лучей дефектная репарация в клетках
китайского хомячка,
Ku70 тиреоид-волчаночный антиген,
репликация, рекомбинация, репарация
двойных разрывов, входит в состав
комплекса теломеры. АТФ-зависимая
хеликаза 2. Образует гетеродимеры
с Ku80.
X. DKC1 15 Конгенитальный дискератоз 1, дискерин,
теломеразы голоэнзимный комплекс,
регуляция прогрессии клеточного цикла,
рРНК процессинг, TDTM.
Y. CDY1 3 Y-хромосомы хромодомен белок,
теломерный, сперматогенез.

Сокращение TDTM - теломера зависимая теломеры поддержка.
Размер генов показан в тысячах пар нуклеотидов, если меньше
1000 пар нуклеотидов, то 1 округленно.
Информационное приложение. Цитировано с данных генома человека,
по адресу http://ncbi. nlm. nih. gov.

Комплекс теломеразы состоит из следующих основных
компонентов:
теломераза - hTERT
РНК теломеразы - TERC
дискерин - DKC1
GAR1 - NOLA1
NOP10 - NOLA3
NHP2 - NHP2L1.

Комплекс поддержки теломеры, SHELTERIN-COMPLEX , состоит из следующих
основных компонентов, белков, связанных с ДНК теломеры и между собой:
TERF1
TERF2
TINF2
RAP1
TPP1
POT1

Все эти списки наглядно показывают,что проблема длины теломеры
не сводится только к теломеразе.В процессе участвуют около 50
генов и белков.А для геронтологии может быть иметь большее
значение защитные белки типа POT1,которые по словам китайских
ученых и "есть золото".

Изучение процессов старения организма человека всегда занимало умы ученых. И сегодня многие исследователи пытаются до конца разгадать этот механизм, заключающийся в развитии и постепенном увядании клеток тела человека. Возможно, что ответы на эти вопросы помогут медикам увеличивать продолжительность жизни и улучшать ее качество при различных заболеваниях.

Сейчас существует несколько теорий о старении клетки. В этой статье мы рассмотрим одну из них. Она основана на изучении таких частей хромосом, заключающих в себе около 90 % ДНК клетки, как теломеры.

Что такое «теломеры»?

В каждом ядре клетки находится по 23 пары хромосом, представляющих собой Х-образно закрученные спирали, на концах которых находятся теломеры. Эти звенья хромосомы можно сравнить с наконечниками шнурков для обуви. Они выполняют такие же защитные функции и сохраняют целостность ДНК и генов.

Деление любой клетки всегда сопровождается раздвоением ДНК, т. к. материнская клетка должна передать информацию дочерней. Этот процесс всегда вызывает укорачивание ДНК, но клетка при этом не теряет генетическую информацию, т. к. на концах хромосом расположены теломеры. Именно они во время деления становятся короче, предохраняя клетку от утраты генетической информации.

Клетки делятся многократно и с каждым процессом их размножения теломеры укорачиваются. При наступлении критически маленького размера, который называется «предел Хейфлика», срабатывает запрограммированный механизм смерти клетки – апоптоз. Иногда – при мутациях – в клетке запускается другая реакция - программа, приводящая к бесконечному делению клетки. Впоследствии такие клетки становятся раковыми.

Пока человек молод, клетки его тела активно размножаются, но с уменьшением размеров теломер происходит и старение клетки. Она начинает с трудом выполнять свои функции, и организм начинает стареть. Из этого можно сделать такой вывод: именно длина теломер является самым точным индикатором не хронологического, а биологического возраста организма.

Краткая информация о теломерах:

• они не несут генетической информации;
• в каждой клетке человеческого организма заключено 92 теломеры;
• они обеспечивают стабильность генома;
• они защищают клетки от смерти, старения и мутаций;
• они защищают структуру конечных участков хромосом при делении клетки.

Возможно ли защитить или удлинить теломеры и продлить жизнь?

В 1998 году американские исследователи смогли преодолеть предел Хейфлика. Значение максимального укорочения теломер различно для разных типов клеток и организмов. Предел Хейфлика для большинства клеток человеческого организма составляет 52 деления. Увеличить это значение в процессе экспериментов стало возможным путем активации такого особого фермента, воздействующего на ДНК, как теломераза.

В 2009 году ученые из Стэнфордского университета были удостоены Нобелевской премии за разработку метода стимуляции теломер. Эта методика основана на применении особой молекулы РНК, несущей в себе ген TERT (обратной теломеразной транскриптазы). Она является матрицей для удлинения теломер и распадается после выполнения своей функции. Полученные клетки «омолаживаются» и начинают делиться более интенсивно, чем ранее. При этом их малигнизация, то есть превращение в злокачественные, не наступает.

Благодаря этому открытию стало возможным удлинять концы хромосом более чем на 1000 нуклеотидов (структурных единиц ДНК). Если пересчитать этот показатель на годы жизни человека, то он составит несколько лет. Такой процесс воздействия на теломеры абсолютно безопасен и не вызывает мутаций, приводящих к бесконтрольному делению и малигнизации клеток. Это объясняется тем фактом, что после введения особая молекула РНК быстро распадается и иммунитет не успевает реагировать на нее.

Ученые сделали выводы о том, что теломераза:

• защищает клетки от старения;
• продлевает жизнь клетки;
• предупреждает уменьшение длины теломер;
• создает матрицу для «достраивания» теломер;
• омолаживает клетки, возвращая их к молодому фенотипу.

Пока научные эксперименты, проводящиеся на основе теории ученых из Стэнфордского университета, выполнялись только на лабораторных мышах. В их итоге специалисты смогли затормозить старение кожи животных.

За это открытие работающая в США австралийка Элизабет Блекберн, американка Кэрол Грейдер и ее соотечественник Джек Шостак были удостоены Нобелевской премии. Ученые из Стэнфорда надеются, что созданная ими методика даст возможность в будущем лечить тяжелые заболевания (в том числе и нейродегенеративные), которые провоцируются укорочением теломер.

Питер Лэндсдорп, научный директор Европейского института биологии возраста рассказывает о роли теломер в процессах старения и образования опухолей: