Kako se upreti staranju DNK in podaljšati telomere. Encim telomeraza je potencialni tumorski marker in tarča protitumorske terapije

21. stoletje je zaznamovalo novo obdobje na področju prehrane, ki je pokazalo, kako velike koristi lahko zdravju človeka prinese pravilna izbira prehrane. S tega vidika iskanje skrivnosti »tablet za starost« ni več videti kot prazne sanje. Nedavna odkritja znanstvenikov kažejo, da lahko na določen način izbrana prehrana, vsaj delno spremenijo potek telesne biološke ure in upočasnijo njeno staranje. V tem članku so trenutne informacije, ki so jih pridobili prehranski znanstveniki, analizirane v kontekstu izboljšanja zdravja telomer, ki je ključni mehanizem za upočasnitev staranja v dobesednem pomenu besede.

Telomeri so ponavljajoče se sekvence DNK, ki se nahajajo na koncih kromosomov. Z vsako delitvijo celice se telomeri skrajšajo, kar na koncu povzroči, da celica izgubi sposobnost delitve. Posledično celica vstopi v fazo fiziološkega staranja, ki vodi v njeno smrt. Kopičenje takšnih celic v telesu povečuje tveganje za nastanek bolezni. Leta 1962 je Leonard Hayflick revolucioniral biologijo z razvojem teorije, znane kot Hayflickova mejna teorija. Po tej teoriji je največja možna človeška življenjska doba 120 let. Po teoretičnih izračunih ima telo v tej starosti preveč celic, ki se ne morejo deliti in podpirati vitalnih funkcij. Petdeset let pozneje se je pojavila nova smer v znanosti o genih, ki je človeku odprla možnosti za optimizacijo njegovega genskega potenciala.

Prispevajo različni stresni dejavniki prezgodnje skrajšanje telomera, kar pa pospeši biološko staranje celic. Številne starostne spremembe v telesu, ki škodijo zdravju, so povezane s skrajšanjem telomer. Obstajajo dokazi o povezavi med skrajšanjem telomer in srčnimi boleznimi, debelostjo, diabetes mellitus in degeneracijo hrustančnega tkiva. Skrajšanje telomer zmanjša učinkovitost delovanja genov, kar potegne za seboj triado težav: vnetje, oksidativni stres in zmanjšano aktivnost imunske celice. Vse to pospešuje staranje in povečuje tveganje za nastanek s starostjo povezanih bolezni.

Še ena pomemben vidik je kakovost telomerov. Na primer, bolniki z Alzheimerjevo boleznijo nimajo vedno kratkih telomerov. Hkrati pa njihovi telomeri vedno kažejo izrazite znake funkcionalnih motenj, katerih korekcijo olajša vitamin E. V določenem smislu so telomeri "šibki člen" DNK. Lahko se poškodujejo in jih je treba popraviti, vendar nimajo močnih mehanizmov popravljanja, ki jih uporabljajo druge regije DNK. To vodi do kopičenja delno poškodovanih in slabo delujočih telomerov, katerih nizka kakovost ni odvisna od njihove dolžine.

Eden od pristopov k upočasnitvi procesa staranja je uporaba strategij, ki upočasnijo proces krajšanja telomer, hkrati pa jih zaščitijo in popravijo nastalo škodo. IN v zadnjem času Strokovnjaki dobivajo vse več podatkov, po katerih je to mogoče doseči s pravilno izbiro prehrane.

Druga zanimiva možnost je možnost podaljšanja telomer ob ohranjanju njihove kakovosti, kar v dobesedno vam bo omogočilo, da zavrtite kazalce vaše biološke ure nazaj. To lahko dosežemo z aktiviranjem encima telomeraze, ki lahko obnovi izgubljene fragmente telomera.

Osnovna prehrana za telomere

Genska aktivnost kaže nekaj prožnosti, prehrana pa je odličen mehanizem za kompenzacijo genetskih pomanjkljivosti. Mnogi genetski sistemi so postavljeni v prvih tednih intrauterinega razvoja in se oblikujejo v zgodnja starost. Po tem so pod vplivom širok razpon dejavniki, vklj. hrano. Te vplive lahko imenujemo "epigenetske nastavitve", ki določajo, kako geni izražajo svoje predvidene funkcije.

Dolžina telomer je regulirana tudi epigenetsko. To pomeni, da nanj vpliva prehrana. Slabo prehranjene matere prenašajo okvarjene telomere na svoje otroke, kar poveča tveganje za razvoj bolezni srca v prihodnosti (celice v arterijah, ki jih prizadene ateroskleroza, so značilne veliko število kratke telomere). proti, dobra prehrana mati prispeva k oblikovanju telomer optimalne dolžine in kakovosti pri otrocih.

Za polno delovanje telomer je potrebna njihova ustrezna metilacija. (Metilacija je kemijski proces, ki vključuje pritrditev metilne skupine (-CH3) na nukleinsko bazo DNK.) Glavni donator metilnih skupin v človeških celicah je koencim S-adenozilmetionin, za sintezo katerega telo uporablja metionin, metilsulfonilmetan, holin in betain. Za normalen proces sinteze tega koencima je potrebna prisotnost vitamina B12, folne kisline in vitamina B6. Folna kislina in vitamin B12 sta hkrati vključena v številne mehanizme, ki zagotavljajo stabilnost telomer.

Najpomembnejša prehranska dopolnila za ohranjanje telomer so visokokakovostni vitaminski kompleksi, ki jih jemljemo skupaj z dieto, ki vsebuje zadostne količine beljakovin, predvsem beljakovin, ki vsebujejo žveplo. Ta prehrana mora vsebovati mlečne izdelke, jajca, meso, piščanca, stročnice, oreščke in žita. Jajca so najbogatejši vir holina.

Za vzdrževanje dobre volje možgani potrebujejo tudi velike količine donorjev metila. Kronični stres in depresija pogosto nakazujeta pomanjkanje donorjev metila, kar pomeni slabo stanje telomere in njihovo dovzetnost za prezgodnje skrajšanje. To je glavni razlog, da stres človeka postara.

Rezultati študije, v kateri je sodelovalo 586 žensk, so pokazali, da so bile telomere udeleženk, ki so redno jemale multivitamine, za 5 % daljše od telomer žensk, ki niso jemale vitaminov. Pri moških so najvišje ravni folne kisline ustrezale daljšim telomerom. Druga študija, ki je vključevala oba spola, je prav tako odkrila pozitivno razmerje med telesnimi nivoji folatov in dolžino telomer.

Bolj kot ste pod stresom in/ali slabše kot se čustveno ali mentalno počutite, več pozornosti morate posvetiti temu, da dobite dovolj osnovnih hranila, ki ne bo pomagal le vašim možganom, ampak tudi vašim telomerom.

Minerali in antioksidanti pomagajo ohranjati stabilnost genoma in telomer

Prehrana je odličen mehanizem za upočasnitev obrabe telesa. Številna hranila ščitijo kromosome, vključno s telomerazno DNK, in povečujejo učinkovitost mehanizmov popravljanja poškodb DNK. Pomanjkanje antioksidantov vodi do povečane škode zaradi prostih radikalov in povečanega tveganja za razgradnjo telomer. Na primer, telomeri bolnikov s Parkinsonovo boleznijo so krajši od telomerov zdravi ljudje iste starosti. Poleg tega je stopnja razgradnje telomera neposredno odvisna od resnosti poškodb zaradi prostih radikalov, povezanih z boleznijo. Dokazano je tudi, da imajo ženske z nizkim vnosom antioksidantov s hrano kratke telomere in so izpostavljene večjemu tveganju za razvoj raka dojke.

Številni encimi, ki sodelujejo pri kopiranju in popravljanju poškodb DNK, za delovanje potrebujejo magnezij. Ena študija na živalih je pokazala, da je pomanjkanje magnezija povezano s povečano škodo zaradi prostih radikalov in skrajšanjem telomer. Poskusi na človeških celicah so pokazali, da odsotnost magnezija vodi do hitre razgradnje telomer in zavira delitev celic. Na dan naj bi človeško telo, odvisno od intenzivnosti obremenitve in stopnje stresa, prejelo 400-800 mg magnezija.

Cink igra pomembno vlogo pri delovanju in popravljanju DNK. Pomanjkanje cinka vodi do velikega števila prekinitev verig DNK. Pri starejših ljudeh je pomanjkanje cinka povezano s kratkimi telomeri. Najmanjša količina cinka, ki naj bi jo človek prejel na dan, je 15 mg, optimalni odmerki pa so približno 50 mg na dan za ženske in 75 mg za moške. Pridobljeni so bili dokazi, da novi antioksidant karnozin, ki vsebuje cink, zmanjša hitrost krajšanja telomer v kožnih fibroblastih, hkrati pa upočasni njihovo staranje. Karnozin je tudi pomemben antioksidant za možgane, zaradi česar dobri pomočniki v boju proti stresu. Številni antioksidanti pomagajo zaščititi in popraviti DNK. Na primer, ugotovljeno je bilo, da vitamin C upočasni skrajšanje telomer v človeških žilnih endotelijskih celicah.

Presenetljivo je, da lahko ena oblika vitamina E, znana kot tokotrienol, obnovi kratke telomere v človeških fibroblastih. Obstajajo tudi dokazi o sposobnosti vitamina C, da stimulira aktivnost encima telomeraze, ki podaljšuje telomere. Ti podatki kažejo, da uporaba določene izdelke prehrana pomaga obnoviti dolžino telomer, kar je potencialno ključ do obrnitve procesa staranja.

DNK je pod stalnim napadom prostih radikalov. Pri zdravih, dobro hranjenih ljudeh antioksidativni obrambni sistem delno prepreči in popravi poškodbe DNK, kar pomaga ohraniti njeno delovanje.

S staranjem se človekovo zdravje postopoma slabša, v celicah se kopičijo poškodovane molekule, ki sprožijo procese oksidacije prostih radikalov in onemogočajo obnovo poškodovane DNK, vključno s telomeri. Ta proces snežne kepe lahko poslabšajo stanja, kot je debelost.

Vnetje in okužba spodbujata razgradnjo telomer

Vklopljeno sodoben nivoČe razumemo biologijo telomer, je najbolj realna možnost razviti metode za upočasnitev procesa njihovega krajšanja. Morda bo čez čas oseba dosegla svojo mejo Hayflick. To je mogoče le, če se naučimo preprečevati obrabo telesa. Hud stres in okužbe sta dva primera vzrokov za to obrabo, ki vodi v skrajšanje telomer. Oba učinka imata močno vnetno komponento, spodbujata nastajanje prostih radikalov in povzročata poškodbe celic, vključno s telomeri.

V pogojih močnega vnetnega stresa odmiranje celic spodbudi njihovo aktivno delitev, kar posledično pospeši razgradnjo telomer. Poleg tega telomere poškodujejo tudi prosti radikali, ki nastanejo med vnetnimi reakcijami. Zato si moramo prizadevati za zatiranje tako akutnih kot kroničnih vnetnih procesov in preprečevanje nalezljivih bolezni.

Vendar popolna izključitev iz življenja stresa in vnetne reakcije je nemogoča naloga. Zato je pri poškodbah in nalezljivih boleznih dobro prehrano dopolniti z vitaminom D in dokozaheksaenojsko kislino (maščobno kislino omega-3), ki lahko podpirata telomere v stanjih vnetja.

Vitamin D modulira količino proizvedene toplote imunski sistem kot odgovor na vnetje. Pri pomanjkanju vitamina D obstaja nevarnost pregrevanja telesa, sinteze ogromne količine prostih radikalov in poškodbe telomer. Sposobnost prenašanja stresa, vključno nalezljive bolezni, je v veliki meri odvisna od ravni vitamina D v telesu. V študiji 2100 dvojčic, starih od 19 do 79 let, so raziskovalci dokazali, da so najvišje ravni vitamina D povezane z najdaljšimi telomeri in obratno. Razlika v dolžini telomera med najvišjo in najnižjo ravnjo vitamina D je ustrezala približno 5 letom življenja. Druga študija je pokazala, da uporaba pri odraslih z prekomerno telesno težo telo 2.000 i.e. vitamina D na dan spodbuja aktivnost telomeraze in pomaga obnoviti dolžino telomer, kljub presnovnemu stresu.

Naravno zatiranje vnetja s spremembami prehrane je ključno za ohranjanje telomerov. Pri tem imajo lahko pomembno vlogo omega-3 maščobne kisline – dokozaheksaenojska kislina in eikozapentaenojska kislina. Spremljanje skupine bolnikov z boleznimi srčno-žilni sistem več kot 5 let je pokazalo, da so najdaljše telomere imeli bolniki, ki so uživali večje količine teh maščobne kisline, in obratno. Druga študija je pokazala, da so povečane ravni dokozaheksaenojske kisline pri bolnikih z zmerne okvare kognitivna funkcija je zmanjšala stopnjo njihovega krajšanja telomer.

Obstaja zelo veliko število aditivi za živila, ki zavira aktivnost vnetnega signalnega mehanizma, ki ga posreduje jedrski faktor kappa-bi (NF-kappaB). Naravne spojine, kot so kvercetin, katehini zelenega čaja, izvleček grozdnih pešk, kurkumin in resveratrol, eksperimentalno dokazano pozitivno vplivajo na stanje kromosomov s sprožitvijo tega protivnetnega mehanizma. Spojine s to lastnostjo najdemo tudi v sadju, zelenjavi, oreščkih in celih zrnih.

Eden najbolj aktivno preučevanih naravnih antioksidantov je kurkumin, ki kariju daje svetlo rumeno barvo. Različne skupine Raziskovalci preučujejo njegovo sposobnost spodbujanja popravljanja poškodb DNK, zlasti epigenetskih motenj, pa tudi preprečevanja razvoja raka in izboljšanja učinkovitosti njegovega zdravljenja.
Druga obetavna naravna spojina je resveratrol. Študije na živalih kažejo na omejitev kalorij ob ohranjanju vnosa kalorij hranilna vrednost ohranja telomere in podaljšuje pričakovano življenjsko dobo z aktiviranjem gena sirtuin 1 (sirt1) in povečanjem sinteze proteina sirtuin-1. Naloga te beljakovine je, da "uglasi" telesne sisteme za delovanje v "ekonomičnem načinu", kar je zelo pomembno za preživetje vrste v razmerah pomanjkanja hranil. Resveratrol neposredno aktivira gen sirt1, kar pozitivno vpliva na zdravje telomer, še posebej v odsotnosti prenajedanja.

Danes je očitno, da so kratke telomere odraz nizke stopnje sposobnosti celičnih sistemov za popravilo poškodb DNK, vključno s telomeri, kar ustreza povečano tveganje razvoj raka in bolezni srca in ožilja. V zanimivi raziskavi, ki je zajela 662 ljudi, sodelujočih z otroštvo do 38. leta so redno merili raven lipoproteinov v krvi visoka gostota(HDL), znan kot " dober holesterol" Najvišje ravni HDL so ustrezale najdaljšim telomerom. Raziskovalci menijo, da je razlog za to v manj izrazitem kopičenju vnetnih in prostih radikalskih poškodb.

Nadaljevanje

Glavna ugotovitev iz vsega zgoraj navedenega je, da mora človek sprejeti življenjski slog in prehrano, ki zmanjšuje obrabo telesa in preprečuje škodo, ki jo povzročajo prosti radikali. Pomembna komponenta Strategija za zaščito telomerov je uživanje hrane, ki zavira vnetni procesi. kako boljše stanje zdravje osebe, manj se lahko trudi, in obratno. Če ste zdravi, se bodo vaše telomere skrajšale zaradi normalnega procesa staranja, zato lahko, da zmanjšate ta vpliv, povečate svojo podporo za telomere z dodatki, ko odraščate. Vzporedno vodite uravnotežen življenjski slog in se izogibajte dejavnostim in snovem, ki negativno vplivajo na zdravje in pospešujejo razgradnjo telomer.

Poleg tega je treba v neugodnih okoliščinah, kot so nesreče, bolezen ali čustvena travma, telomerom zagotoviti dodatno podporo. Dolgotrajna stanja, kot je posttravmatski stres, so obremenjena s skrajšanjem telomer, zato je zelo pomemben pogoj za kakršnokoli vrsto poškodbe oz neželeni učinki je popolno okrevanje.

Telomeri odražajo vitalnost telesa in zagotavljajo njegovo sposobnost obvladovanja različnih nalog in zahtev. Ko telomeri in/ali njihovi funkcionalne motnje telo mora vložiti večje napore za delovanje dnevna opravila. To stanje vodi do kopičenja poškodovanih molekul v telesu, kar ovira procese okrevanja in pospešuje staranje. To je predpogoj za razvoj številnih bolezni, ki kažejo na " šibke točke»organizem.

Stanje kože je še en pokazatelj stanja telomera, ki odraža biološka starost oseba. V otroštvu se kožne celice delijo zelo hitro, s starostjo pa se stopnja njihove delitve upočasni, da bi ohranili telomere, ki izgubljajo sposobnost okrevanja. Biološko starost je najbolje oceniti po stanju kože podlahti.

Ohranjanje telomer je izključno pomembno načelo ohranjanje zdravja in dolgoživosti. Zdaj smo pred novo dobo, v kateri znanost dokazuje nove načine za upočasnitev staranja s pomočjo hrane. Nikoli ni prepozno ali prezgodaj, da začnete s spremembami v svojem življenjskem slogu in prehrani, ki vas bodo usmerile v pravo smer.

Evgenija Rjabceva
Portal "Večna mladost" na podlagi materialov NewsWithViews.com:

Na temo: "Telomeri in telomeraza."

Dokončano:

Zhumakhanova Adina

Fakulteta: Javno zdravje

Skupina:

Tečaj:1

Almaty 2012

Uvod…………………………………………………………………………………...3

1. Opredelitev telomera in telomeraze……………………………………………..…4-9

1.1. Funkcije telomer………………………………………………………………...5

1.2. Problem končne premajhne replikacije DNA………………….…6
2. Aktivnost telomeraze pri sesalcih: mehanizmi regulacije…………..9-10
3. Telomeraza, rak in staranje………………………………………….……11-13
Zaključek…………………………………………………………………………………...…..14
Literatura………………………………………………………………………………………………15

Prijave……………………………………………………………………………………..16-17

Uvod.

Delo je posvečeno proučevanju strukture in funkcij telomer in telomeraze, proučevanju njihovega vpliva na celično strukturo, izražanje telomeraze v normalnih človeških celicah, kot tudi preučevanje aktivnosti telomeraze in dolžine telomera v tumorskih celicah.

Pomen dela je v proučevanju vpliva encima telomeraze na razvoj tumorskih celic, preučevanju možnosti procesa neprekinjene delitve zaradi aktivnosti telomeraze.

Prav tako je pomen dela v preučevanju procesov staranja tako organizma kot celote kot celice. Delo omogoča razumevanje, kako pride do premajhne replikacije končnih odsekov DNK, kateri procesi se dogajajo v celici za njeno delitev, kateri encimi in proteini so vključeni v te procese.

Namen dela je preučiti mehanizme, ki spremljajo celično delitev, preučiti vpliv telomeraze na znotrajcelične procese in povezavo med telomerazo, rakavimi celicami in staranjem celic.

Telomeri in telomeraze

Telomeri(iz starogrške τέλος - konec in μέρος - del) - končni odseki kromosomov. Za telomerne regije kromosomov je značilno pomanjkanje sposobnosti povezovanja z drugimi kromosomi ali njihovimi fragmenti in opravljanja zaščitne funkcije. V večini organizmov je telomerna DNK predstavljena s številnimi kratkimi ponovitvami. Njihovo sintezo izvaja nenavaden encim, ki vsebuje RNA, telomerazo.

Obstoj posebnih struktur na koncih kromosomov sta leta 1938 domnevala klasična genetika in Nobelova nagrajenca Barbara McClintock in Hermann Möller. Neodvisno drug od drugega sta odkrila, da fragmentacija kromosomov (pod vplivom rentgenskega obsevanja) in pojav dodatnih koncev vodita do kromosomskih preureditev in razgradnje kromosomov. Samo področja kromosomov, ki mejijo na njihove naravne konce, so ostala nedotaknjena. Kromosomi brez končnih telomer se začnejo zlivati ​​z visoko frekvenco, kar vodi do resnih genetskih nepravilnosti. Zato so zaključili, da so naravni konci linearnih kromosomov zaščiteni s posebnimi strukturami. G. Möller je predlagal, da bi jih imenovali telomere.

Pri večini evkariontov so telomeri sestavljeni iz specializirane linearne kromosomske DNK, sestavljene iz kratkih tandemskih ponovitev. V telomernih regijah kromosomov DNA skupaj z beljakovinami, ki se specifično vežejo na ponovitve telomerne DNA, tvori nukleoproteinski kompleks – konstitutivni (strukturni) telomerni heterokromatin. Telomerne ponovitve so zelo konzervativne sekvence, na primer ponovitve vseh vretenčarjev so sestavljene iz šestih nukleotidov TTAGGG, ponovitve vseh žuželk - TTAGG, ponovitve večine rastlin - TTTAGGG.

V naslednjih letih je postalo jasno, da telomeri ne le preprečujejo razgradnjo in fuzijo kromosomov (in s tem ohranjajo celovitost genoma gostiteljske celice), ampak so očitno tudi odgovorni za pritrditev kromosomov na posebno intranuklearno strukturo (nekakšno skelet celičnega jedra), imenovan jedrski matriks. Tako telomeri igrajo pomembno vlogo pri ustvarjanju specifične arhitekture in notranjega reda celičnega jedra.

Pri kvasovkah so ponavljajoči se bloki v telomerni DNK opazno daljši kot pri praživalih in pogosto manj pravilni. Predstavljajte si presenečenje znanstvenikov, ko se je izkazalo, da je človeška telomerna DNK zgrajena iz blokov TTAGGG, torej se od najpreprostejšega razlikuje le za eno črko v ponovitvi. Poleg tega je telomerna DNK (ali bolje rečeno njihove z G bogate verige) vseh sesalcev, plazilcev, dvoživk, ptic in rib zgrajena iz blokov TTAGGG. Ponovitev telomerne DNK je prav tako univerzalna v rastlinah: ne samo v vseh kopenskih rastlinah, ampak celo v njihovih zelo oddaljenih sorodnikih - morske alge predstavlja ga zaporedje TTTAGGG. Vendar tu ni nič posebej presenetljivega, saj telomerna DNK ne kodira nobenih proteinov (ne vsebuje genov), v vseh organizmih pa telomeri opravljajo univerzalne funkcije.

1.1. Funkcije telomerov:

1. Sodelujte pri fiksaciji kromosomov na jedrsko matrico in zagotovite pravilno orientacijo kromosomov v jedru.

2. Konci sestrskih kromatid, ki nastanejo v kromosomu po S-fazi, so med seboj povezani. Struktura telomer pa omogoča ločevanje kromatid v anafazi. Mutacija gena za telomerazno RNA s spremembo nukleotidnega zaporedja telomer vodi do nedisjunkcije kromatid.

3. Zaščitite genetsko pomembne odseke DNK pred premajhnim podvajanjem v odsotnosti telomeraze.

4. Konce zlomljenih kromosomov stabiliziramo v prisotnosti telomeraze tako, da jim dodamo funkcionalne telomere. Primer je obnovitev funkcije gena α-talasemije z dodajanjem telomer na prelomne točke v dolgem kraku kromosoma 16.

5. Vplivajo na aktivnost genov. Geni, ki se nahajajo v bližini telomer, so funkcionalno manj aktivni (potlačeni). Ta učinek se imenuje transkripcijski molk ali utišanje. Skrajšanje telomer vodi do odprave učinka položaja gena z aktivacijo peritelomernih genov. Utišanje lahko temelji na delovanju proteinov (Rap1, TRF1), ki medsebojno delujejo s telomeri.

6. Deluje kot regulator števila celičnih delitev. Vsako celično delitev spremlja skrajšanje telomera za 50-65 nukleotidnih parov. V odsotnosti aktivnosti telomeraze bo število celičnih delitev določeno z dolžino preostalih telomer.

telomeri Da bi preprečili poškodbe pomembnih genov, so konci vsakega kromosoma zaščiteni Dolga nitasta molekula DNK, glavna komponenta kromosomov, ki nosi genetske informacije, je na obeh koncih zaprta z nekakšno "škrbico" - . Telomeri so deli DNK z edinstvenim zaporedjem in ščitijo kromosome pred razgradnjo. To odkritje pripada dvema nagrajencema Nobelova nagrada za fiziologijo in medicino za leto 2009 - Elizabeth Blackburn ( Elizabeth Blackburn ), rojen v ZDA in trenutno uslužbenec Univerze v Kaliforniji (San Francisco, ZDA), in Jack Szostak ( Jack Szostak ), profesor Inštitut Howard Hughes . Elizabeth Blackburn v sodelovanju s tretjo letošnjo prejemnico Carol Greider ( Carol Greider ), zaposleni Univerza Johns Hopkins , - je leta 1984 odkril encim telomeraza

Že dolgo je ugotovljeno, da staranje celic spremlja skrajšanje telomer. In obratno, v celicah z visoko aktivnostjo telomeraze, ki dopolnjuje telomere, dolžina slednjih ostane nespremenjena in ne pride do staranja. To, mimogrede, velja tudi za "večno mlade" rakave celice, v katerih mehanizem naravne omejitve rasti ne deluje. (Za nekatere dedne bolezni je značilna okvara telomeraze, kar vodi do prezgodnjega staranja celic.) Podelitev Nobelove nagrade za delo na tem področju je priznanje temeljnega pomena teh mehanizmov v živi celici in ogromnega uporabnega potenciala, ki je neločljivo povezan z omenjena dela.

Skrivnostna telomera

Kromosomi vsebujejo naš genom, »fizični« nosilec genetske informacije pa so molekule DNK. Davnega leta 1930 Hermanna Möllerja(zmagovalec Nobelova nagrada za fiziologijo ali medicino 1946"za odkritje pojava mutacij pod vplivom rentgenskih žarkov") in Barbara McClintock(zmagovalec Nobelova nagrada v isti kategoriji leta 1983»za odkritje transpozicijskih genetskih sistemov«) odkrili, da so strukture na koncih kromosomov – t.i. telomeri- preprečili zlepljanje kromosomov. Predlagali so, da imajo telomeri zaščitno funkcijo, vendar je mehanizem tega pojava ostal popolnoma neznan.

Pozneje, v petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je že v splošni oris Jasno je, kako se geni kopirajo, pojavila se je druga težava. Ko se celica deli, se vsa celična DNA podvoji baza za bazo z uporabo encimov DNA polimeraz. Pri eni od komplementarnih verig pa se pojavi težava: samega konca molekule ni mogoče kopirati (to je posledica "pristajalnega" mesta DNA polimeraze). Posledično bi se moral kromosom z vsako celično delitvijo skrajšati – čeprav se to dejansko ne zgodi (na sliki: 1).

Oba problema sta bila sčasoma odpravljena, za kar letos tudi podeljujejo nagrado.

DNK telomera ščiti kromosome

Na začetku svoje znanstvene kariere je Elizabeth Blackburn preslikala zaporedja DNK na primeru enoceličnega bičkovega organizma Tetrahymena. Tetrahimena ). Na koncih kromosoma je odkrila ponavljajoča se zaporedja DNK vrste CCCCAA, katerih delovanje je bilo takrat povsem neznano. Istočasno je Jack Szostak odkril, da se linearne molekule DNK (nekaj podobnega minikromosomu), vnesene v celico kvasovk, zelo hitro razgradijo.

Raziskovalki sta se srečali na konferenci leta 1980, kjer je Blackburn predstavila svoje rezultate, ki so zanimali Shostaka. Odločili so se za skupni poskus, ki je temeljil na »razpustitvi pregrad« med dvema evolucijsko zelo oddaljenima vrstama (na sliki: 2). Blackburn je izoliral zaporedja CCCCAA iz DNK tetrahimene, Szostak pa jih je pritrdil na minikromosome, ki so bili nato nameščeni v celice kvasovk. Rezultat, objavljen leta 1982, je presegel pričakovanja: telomerna zaporedja so dejansko zaščitila DNK pred razgradnjo! Ta pojav je jasno pokazal obstoj prej neznanega celičnega mehanizma, ki uravnava proces staranja v živi celici. Kasneje so prisotnost telomer potrdili pri veliki večini rastlin in živali – od amebe do človeka.

Encim za sintezo telomer

V osemdesetih letih je podiplomska študentka Carol Greider delala pod vodstvom Elizabeth Blackburn; začeli so proučevati sintezo telomer, za kar naj bi bil odgovoren takrat še neznan encim. Na božični večer leta 1984 je Greider zabeležil želeno aktivnost v celičnem izvlečku. Greider in Blackburn sta izolirala in očistila encim, ki sta ga poimenovala telomeraza, in pokazala, da ne vsebuje samo beljakovin, ampak tudi RNA (na sliki: 3). Molekula RNA vsebuje »isto« zaporedje CCCCAA, ki se uporablja kot »šablona« za dokončanje telomer, medtem ko encimska aktivnost (kot npr. reverzna transkriptaza) spada v beljakovinski del encima. Telomeraza "podaljša" DNK telomer, kar zagotavlja " sedež" za DNA polimerazo, ki zadostuje za kopiranje kromosoma brez "robnih učinkov" (to je brez izgube genetske informacije).

Telomeraza upočasni staranje celic

Znanstveniki so začeli aktivno preučevati vlogo telomerov v celicah. Šostakov laboratorij je ugotovil, da se kultura kvasovk z mutacijo, ki povzroča postopno krajšanje telomer, razvija zelo počasi in sčasoma popolnoma preneha rasti. Blackburnovi sodelavci so pokazali, da pri Tetrahymeni z mutacijo telomerazne RNA opazimo popolnoma enak učinek, ki ga lahko označimo s frazo "prezgodnje staranje". (V primerjavi s temi primeri "normalna" telomeraza preprečuje skrajšanje telomer in odloži nastop starosti.) Kasneje je Greiderjeva skupina odkrila, da isti mehanizmi delujejo v človeških celicah. Številne študije na tem področju so pomagale ugotoviti, da telomera koordinira beljakovinske delce okoli svoje DNK, ki tvorijo zaščitno »pokrovček« za konce molekule DNK.

Koščki sestavljanke: staranje, rak in izvorne celice

Opisana odkritja so imela najmočnejši odmev v znanstveni skupnosti. Številni znanstveniki trdijo, da je skrajšanje telomer univerzalni mehanizem ne le celičnega staranja, temveč tudi celotnega organizma kot celote. Sčasoma pa se je pokazalo, da telomerna teorija ni razvpito »pomlajevalno jabolko«, saj je proces staranja v resnici izjemno kompleksen in večplasten in ga ni mogoče zreducirati zgolj na »obrezovanje« telomer. Intenzivne raziskave na tem področju se nadaljujejo še danes.

Večina celic se ne deli zelo pogosto, zato njihovi kromosomi niso izpostavljeni pretiranemu skrajšanju in na splošno ne potrebujejo visoke aktivnosti telomeraze. Druga stvar so rakave celice: imajo sposobnost nenadzorovane in neskončne delitve, kot da se ne bi zavedale težav s krajšanjem telomer. Izkazalo se je, da imajo tumorske celice zelo visoko aktivnost telomeraze, ki jih ščiti pred takšnim krajšanjem in jim daje možnost neomejene delitve in rasti. Trenutno obstaja pristop k zdravljenju raka, ki uporablja koncept zatiranja aktivnosti telomeraze v rakavih celicah, kar bi povzročilo naravno izginotje nenadzorovanih delitvenih točk. Nekatere učinkovine s protitelesnim delovanjem so že v kliničnih preskušanjih.

Za številne dedne bolezni je značilna zmanjšana aktivnost telomeraze, na primer aplastična anemija, pri kateri se anemija razvije zaradi nizke stopnje delitve matičnih celic v kostnem mozgu. V to skupino spadajo tudi številne kožne in pljučne bolezni.

Odkritja Blackburna, Greiderja in Szostaka so odprla novo dimenzijo v razumevanju celičnih mehanizmov in imajo nedvomno ogromno praktična uporaba– vsaj pri zdravljenju naštetih bolezni, morda pa (nekoč) – pri pridobitvi, če ne večnega, pa vsaj daljšega življenja.

==========================================================================

TELOMERE IN TELOMERAZE: VLOGA PRI STARANJU

Leta 1961 Hayflick in Moorhead [ HayJlick iz leta 1961] je predstavil dokaze, da se fibroblasti človeškega zarodka celo v idealnih pogojih kulture lahko delijo le omejeno število krat (približno 50). Ugotovljeno je bilo, da z najbolj skrbnim upoštevanjem vseh previdnostnih ukrepov med ponovnim sajenjem celice in vitro gredo skozi številne precej morfološko ločljive faze (faze), po katerih je njihova sposobnost proliferacije izčrpana in lahko ostanejo v tem stanju dolgo časa. . V ponovljenih poskusih je bilo to opazovanje večkrat ponovljeno; zadnja faza celičnega življenja v kulturi je bila primerjana celično staranje, sam pojav pa je dobil ime " Meja Hayflick"Poleg tega se je izkazalo, da se je z naraščajočo starostjo darovalca število delitev, ki so jih bile sposobne opraviti telesne celice, bistveno zmanjšalo, iz česar je sledil sklep o obstoju hipotetičnega števca delitev, ki omejuje njihovo skupno število [ Hayjlick ea 1998 ].

Leta 1971 Olovnikov [ Olovnikov ea 1971] na podlagi podatkov, ki so se do takrat pojavili o načelih sinteze DNA v celicah, je predlagal hipoteza o marginotomiji, ki pojasnjuje mehanizem delovanja takšnega števca. Po mnenju avtorja hipoteze med matrično sintezo polinukleotidov DNA polimeraza ne more v celoti reproducirati linearne matrike, replika je vedno krajša v svojem začetnem delu. Tako se z vsako delitvijo celice skrajša njena DNK, kar omejuje proliferativni potencial celic in je očitno »števec« števila delitev in s tem življenjske dobe celice v kulturi. Leta 19J2 Medvedjev [ Medvedjev leta 1972] je pokazalo, da lahko ponavljajoče se kopije funkcionalnih genov sprožijo ali nadzorujejo proces staranja.

Odkritje telomeraze leta 1985, encima, ki dokonča skrajšane telomere v zarodnih celicah in tumorskih celicah, kar zagotavlja njihovo nesmrtnost [ Greider ea 1998], vdihnjen novo življenje v hipotezo Olovnikova. Opravljenega je bilo ogromno dela [ Egorov ea 1997 , Olovnikov ea 1971 , Olovnikov ea 1999 , Faragher ea 1998 , Greider ea 1985 , Hayjlick ea 1998 , Olovnikov ea 1996 , Reddel ea 1998 , Weng ea 1997 , Zalensky ea 1997]. Ugotovljena so bila naslednja osnovna dejstva:

1. Konci linearnih kromosomov s 3" konca DNK se končajo s ponavljajočimi se zaporedji nukleotidov, imenovanimi telomeri, ki jih sintetizira poseben ribonukleinski encim telomeraza.

2. Somatske celice evkariontov, ki imajo linearne kromosome, nimajo telomerazne aktivnosti. Njihove telomere se skrajšajo tako med ontogenezo in staranjem in vivo kot med gojenjem in vitro.

3. Zarodne celice in celice ovekovečenih linij, pa tudi tumorji, imajo visoko aktivno telomerazo, ki zaključi 3" konec DNK, na katerem se med delitvijo replicira komplementarna veriga.

4. Zgradbe telomer se med praživali zelo razlikujejo, vendar so pri vseh vretenčarjih enake - (TTAGGG)n.

5. Obstajajo pomembne medvrstne razlike v dolžini telomerov, pri miših pa je njihova skupna dolžina nekajkrat večja od tiste pri ljudeh (do 150 tisoč baznih parov pri nekaterih vrstah miši in 7-15 kb pri ljudeh).

6. Represija telomeraze določa staranje celic v kulturi (»Hayflickova meja«).

7. Celice bolnikov s sindromom prezgodnjega staranja Hutchinson-Guilford in Downov sindrom imajo skrajšane telomere.

Dokaze za veljavnost te predpostavke so predstavili Kyono et al. [ Kiyono ea 1998]: uvedba katalitične komponente telomeraza hTERT ali aktivnost telomeraze z uporabo virusnega onkoproteina humani papilomi E7 v keratinocite ali človeške epitelne celice ni privedlo do njihove popolne ovekovečenosti. Pojavila se je le z dodatno inhibicijo regulacije antionkogena Rb ali ko je izražanje potlačeno str16 kot drugi najpomembnejši korak v tem procesu. Ko je bil antionkogen p53 izločen, takšnega učinka niso opazili. Po drugi strani pa protoonkogen s-mus lahko aktivira izražanje telomeraze [ Wang ea 1998]. Z uporabo prenosa, posredovanega z mikrocelicami, je bil kromosom 20, označen s peo genom, iz starih in mladih človeških diploidnih fibroblastov uveden v mlade fibroblaste. Pri vseh novonastalih klonih je bilo opaženo zmanjšanje proliferativnega potenciala s 17-18 podvojitvami populacije [ Egorov ea 1997]. Avtorji so pridobljene podatke nagnjeni k temu, da dokazujejo, da so posamezne telomere sposobne omejiti proliferativni potencial celic.

Dokazano je, da staranje nekaterih tkiv, na primer epitelijskih celic ustne sluznice ali človeške roženice in vivo, ne spremlja skrajšanje telomer. Egan ea 1998 , Kang ea 1998]. Ekspresija beljakovin adenovirus 13 E1B 54K v normalnih človeških celicah je spremljalo znatno povečanje njihovega proliferativnega potenciala (do 100 podvojitev). Ko so se delitve nato ustavile in so celice prešle v fazo staranja, ni bilo zaznati pomembnejšega skrajšanja njihovih telomer [ Gallimore ea 1997]. Izražanje aktivnosti telomeraze so opazili v jetrih podgan po delni hepatektomiji. Tsujiuchi ea 1998], tj. med procesom regeneracije. Ni bilo mogoče opaziti pomembnih sprememb v življenjski dobi ali razvoju miši z "izklopljenim" genom telomeraze [ Lee ea 1998 ].

Na tem področju je treba še veliko odkriti. Kljub temu je očitno, da poskusi s telomerazo odpirajo nove možnosti tako v gerontologiji kot onkologiji za diagnosticiranje raka in, kar je najpomembnejše, za njegovo zdravljenje. Cm. Biologija telomer

====================================================================

Opozoriti je treba tudi, da se je iskanje inhibitorjev telomeraze kot protirakavih dejavnikov, kot tudi uporaba telomeraze v diagnostiki raka, začelo v povezavi z razumevanjem ključne vloge procesa terminalne premajhne replikacije DNA koncev v usodi raka. celica, ki jo je napovedal A.M. Olovnikov. Do danes se nova znanstvena smer, ki jo je začel AM Olovnikov - telomerna biologija - razvija na skoraj vseh celinah (razen Antarktike). Toda kljub eksperimentalno potrjenim postulatom prve teorije AM Olovnikov trenutno dela na popolnoma novi teoriji staranja. Staranje se je vedno upoštevalo

fiziološki proces

, ki ne zahteva nobenega posredovanja. Vendar pa človek poskuša na kakršen koli način potisniti ta mejnik v svojem življenju. Sodobni znanstveniki vztrajajo, da je staranje epigenetska bolezen in jo je mogoče zdraviti. Začnete lahko pri kateri koli starosti. Koliko mlajši si lahko? Pravi pristop bo zaustavil staranje in zagotovil maksimalno dolgoživost.

Treba je opozoriti, da telo ne more brez genetske predispozicije. Vendar geni pomagajo le 30%, ostalo je odvisno od človeka samega. Zato, če je dednost slaba, ne smete obupati. Lahko ga izboljšamo na dostopne načine, da dosežemo dolgo in zdravo življenje z lastnim trudom.

Vse se dogaja v celicah

V nekem smislu je človek sam epigenetik v odnosu do svojega telesa. Navsezadnje je sposobnost celic, da živijo dolgo in se pravilno delijo, v veliki meri odvisna od kakovosti življenja. Lahko rečemo, da je vsaka celica v telesu hipohondrična, samo čaka na trenutek, ko bo lahko naredila »samomor«. Živi zahvaljujoč sistemu dobro uveljavljenih biokemičnih signalov. So tiste, ki si jih mora človek zagotoviti s pravilnim življenjskim slogom. Pod določenimi pogoji celica prejme signal za samouničenje in ga izvrši z bliskovito hitrostjo. Lahko pa se moti.

Kdo bo popravil poškodovane celice?

Samouničenje (apoptoza) je programiran proces, vendar včasih ne uspe v zvezi z zdrave celice ki mora še delovati. Vse se dogaja na ravni DNK v celičnem jedru. In medtem ko celica živi, ​​pride do okvar in popravil tudi v njeni DNK. Lastne beljakovine obnovijo poškodovane dele vijačnice, ki se pojavljajo precej pogosto. Te proteine ​​lahko imenujemo: obnovitelji DNK, "kirurgi", "popravljalci". Vendar dela ne opravijo vedno pravilno.

Včasih "reduktorji", nasprotno, uničijo vijačnico in ta skupina beljakovin "deluje" v vsaki celici telesa. Po eni strani njihove vloge ni mogoče preceniti: režejo, izrezujejo, celijo in lepijo verigo DNK. Vendar pa je škoda "reduktorjev" tako velika kot koristi. Za zlomljen del DNK vzamejo naravne konce kromosomov in jih zlepijo z drugimi vezmi. To moti genetsko verigo, kar vodi v razvoj resnih bolezni.

Telomeri kot dejavnik dolgoživosti

Vendar pa kromosome pred takšnimi napadi ščitijo »kirurgi«: na njihovih koncih so telomeri, ki preprečujejo nenamerno lepljenje. Vloga telomer je, da zaprejo verigo DNK in jo zaščitijo pred nepooblaščenimi dejanji »reduktorjev«.

Telomeri so posebne beljakovine, ki se tekom človekovega življenja skrajšajo. To se zgodi med vsako celično delitvijo: telomerom je tako, kot bi odščipnili majhen košček in vsaka od njih se skrajša. Zakaj je to pomembno za našo dolgoživost? Ko se telomeri skrajšajo do te mere, da preprosto prenehajo (izginejo), celica odmre, ker izgubi sposobnost delitve. Na ravni celotnega organizma to vodi v destruktivne procese: bolezen, starost, smrt.

Zakaj se telomeri krajšajo ali formula staranja

Znanstveniki to dejstvo pojasnjujejo z evolucijskimi spremembami v DNK. V nesmrtnih organizmih je ta molekula zaprta v obroč. Na primer pri bakterijah. Pri skoraj vseh živih bitjih je med evolucijo razpadla in postala linearna. Hkrati je gen, ki naredi kopijo proteina za sintezo, še naprej deloval kot prej. V zvezi s tem so konci kromosomov ostali nekopirani in vsaka nova molekula je bila krajša od prvotne. To je formula staranja. Nastala je na evolucijski način.

Kdo bo zaščitil telomere?

Vendar so organizmi napredni sistemi, ki zagotavljajo še eno obrambo. Vsaka telomera vsebuje encim telomerazo.

Njegova vloga je podaljšanje DNK in telomera po vsaki celični delitvi. Vendar se to ne zgodi v vseh celicah.

Samo naslednje celice so dovzetne za podaljšanje telomera:

- steblo,

- rakava,

- jajca,

- predhodniki semenčic.

Ostanejo mladi vse življenje organizma. Tako je telomeraza vir večne mladosti. Medtem ko je ta encim prisoten v celici, se njene telomere obnovijo (»povečajo«). To dejstvo potrjujejo izkušnje znanstvenikov: če izklopite gen, ki programira sintezo telomeraze, telomeri umrejo zaradi hitrega skrajšanja v 25 celičnih delitvah.

Nesmrtnost je bila ustvarjena, toda ...

Tako sta mladost in dolgoživost odvisni od aktivnosti gena, ki kodira telomerazo. Zanimivo je, da so se znanstveniki naučili celici umetno dodati telomerazo in ji podaljšati življenje za nedoločen čas. Postane popolnoma nesmrtna. Zakaj te izkušnje ne moremo uporabiti pri ljudeh? Razlog je resen stranski učinek.

Glavni pogoj staranja je stres

Človek se torej stara, ko njegovim celicam primanjkuje ali popolnoma primanjkuje encima telomeraza. Če si ga človek še ne more dodati sam, so znani zunanji dejavniki, ki zmanjšajo količino encima. Najprej je to stres.

Do teh posledic pride do povečanja stresnega hormona v krvi in ​​človek se začne hitro starati. To dokazuje dejstvo, da je mogoče vplivati ​​na dolžino telomer. Dejavnike stresa v svojem življenju morate popolnoma odpraviti ali omejiti.

Za boj proti stresu potrebujete:

- zdravo prehranjevanje,

- motorična in duševna aktivnost,

- prisotnost zdravih dejavnikov sprostitve (poln spanec, sprostitev, meditacija),

- pozitivno čustveno ravnovesje.

Kako sami podaljšati telomere?

Danes so znanstveniki dokazali, da je dolžina telomer večja pri tistih ljudeh, ki se redno ukvarjajo s športi z majhnim naporom. V odsotnosti dolgotrajnega stresa lahko takšen šport imenujemo glavni pogoj za dolgoživost brez pomoči genetskih posegov.

Konkretno to:

- tek,

- kolesarjenje,

- hoja.

Kako nastane vpliv? Šport pozitivno vpliva na človeški epigenom. In s tem na metabolizem in imunski sistem.

Namreč res:

- poveča se aktivnost in količina telomeraze,

- celice živijo dlje (namesto "samomora").

Prehrana je glavni dejavnik dolgega življenja

Poleg športa ima neprecenljiv vpliv zdrava prehrana.

Dieta vključuje:

- uživanje surove zelenjave,

- nizka poraba maščob (vendar ne abstinenca od njih),

- zavrnitev umetnega rafiniranega sladkorja.

Ovire za dolgo življenje

Na podlagi zgoraj navedenega lahko domnevamo, da je za dosego, če že ne večne mladosti, pa vsaj dolgega življenja, dovolj upoštevati zgornja priporočila. To vam bo seveda omogočilo, da boste videti mlajši od svojih let, bili bolj veseli in manj trpeli zaradi pridobljenih bolezni.

Vendar je treba upoštevati naslednje dejavnike:

1. Telomeraza podaljšuje telomere samo v naslednjih celicah: predhodniki semenčic, jajčeca, matične celice in rakave celice. Zato so v določenem smislu te celice nesmrtne.

2. Človeško telo je sestavljeno predvsem iz somatskih celic. Pri njih telomeraza ne opravlja svoje pomlajevalne funkcije.

Dosežki znanstvenikov

Samo genski inženiring lahko prisili encim, da to stori z uvedbo genov, ki kodirajo telomerazo za potrebno "delo".

Danes so znanstveniki dosegli dobre rezultate. Lahko vstavijo gen telomeraze v celice:

- kožo,

- oko,

- plovila.

Na podlagi zgoraj navedenega je mogoče ugotoviti, da je bil "eliksir mladosti" najden. Vendar to ovira dejstvo, da encim "deluje" v rakavih celicah. Tako lahko človek v lovu na mladost zboli za rakom. Navsezadnje je bila telomeraza tista, ki je rakavim celicam omogočila večno delitev. To pomeni, da bo oseba, ki bo dosegla večno mladost, umrla za rakom.

Drugi argument v prid temu mnenju: dolgo življenje je možno ne le z aktiviranjem telomeraze, ampak tudi z izklopom gena, ki daje celici ukaz za samomor. Ta gen je protein p66Shc. Vendar je tu podoben problem – celice, v katerih lahko nastane rak, se bodo prenehale samouničevati.

Krog se je sklenil: izklop gena za apoptozo podaljšuje življenje, a vodi v nastanek onkološki proces. Ne smemo pozabiti, da se bolezen oblikuje ne le kot posledica delovanja zunanji dejavniki, temveč tudi notranje okvare, ki so ogromne in kompleksne človeško telo veliko se dogaja.

Treba je opozoriti, da se bo odstotek smrti zaradi raka povečal, vendar ta usoda ne bo doletela vseh organizmov. Torej iskanje mladosti in dolgoživosti z metodami genski inženiring spremeni v igro rulete.

Človeštvo se torej sooča z dvema nalogama, ki ju ni mogoče rešiti ločeno:

1. Podaljšanje življenjske dobe.

2. Odprava negativnih posledic.

In to pomeni, da dokler se ljudje ne naučijo premagati raka, ni treba govoriti o pomembnem podaljšanju mladosti in življenja na genetski ravni.

Drugi vzvodi vpliva na življenje

Pogovorimo se o drugih genih, ki določajo pričakovano življenjsko dobo človeka. In tudi o tem, kako lahko sami vplivate nanje.

Metuzalemski geni: prenašalci zmorejo vse

Poleg encima telomeraze, ki ga lahko nadzorujemo s kodirnim genom, na podaljševanje mladosti vplivajo geni metuzalema. Ime teh veveric je podano po analogiji s svetopisemskim likom: Metuzalem, najstarejša oseba, ki je živel 969 let. Ime Metuzalem je postalo domače ime. Uporablja se, ko govorimo o dolgoživcih.

Znani geni Metuzalema:

- ADIPOQ,

- CETP,

- ApoC3

pojavijo pri približno 10% ljudi. Srečneži se lahko manj obremenjujejo z uravnavanjem ravni inzulina v krvi, koncentracije holesterola in drugih snovi v telesu. Še vedno pa je treba ohranjati zdravje, sicer naravni dejavnik - darilo prednikov - ne bo pomagal, saj gen ne bo mogel samostojno zagotoviti dolgoživosti.

Do dolgoživosti z insulinom

Danes morajo znanstveniki identificirati beljakovine, ki nastanejo pod vplivom metuzalemovih genov. Na njihovi podlagi lahko ustvarite dolgo pričakovani "eliksir". Ni pa točno znano, kako bo delovalo. In ne smemo pozabiti na glavno oviro za genski inženiring: človeštvo še ni sposobno premagati raka.

Ugotovljeno je, da geni metuzalema vplivajo na insulinski receptor. Kot rezultat, receptor signalizira zmanjšana raven sladkorja, ne glede na njegove dejanske vrednosti. To dejstvo podpira zdravje visoki ravni vse življenje in je močna spodbuda za dolgoživost (dokazano na primeru dolgoživcev, ki so presegli 100 let).

Metuzalemski gen, ki uravnava odziv telesa na insulin, se imenuje FOXO3A. Opozoriti je treba, da zato zdravila za sladkorno bolezen, ki znižujejo raven glukoze v krvi, podaljšujejo življenje. Sem spada na primer metformin.

Kako lahko s tem znanjem vplivate na pričakovano življenjsko dobo?

Z zmožnostmi genskega inženiringa, ki vplivajo na dejavnost:

- NAD+,

- telomeraza,

- Metuzalemski geni,

- insulinski receptorji.

NAD+ in sirtuine povečamo sami

Nanje lahko vplivamo s transkripcijskim faktorjem, ki je označevalec regij za nadzor genov v sintezi beljakovin. Treba je opozoriti, da ima koencim NAD+ (NAD+) ogromno vlogo pri podaljševanju mladosti. To je oksidirana oblika nikotinamid adenin dinukleotida. Snov vpliva na aktivnost pomlajevalnih beljakovin sirtuinov. Uravnavajo encim telomerazo: več kot je NAD+, bolj aktivni so sirtuini, dlje živi telo. In prav prek njih lahko človek podaljša telomere brez genetikov, ker sta hormon insulin in IGF-1 antagonista sirtuinov in ga je mogoče nadzorovati neodvisno.

Poveča raven NAD+ in s tem sirtuine:

- nizkokalorična dieta,

- zdravilo: nikotinamid ribozid.

Pomembno: prehrana mora vsebovati vse potrebne mikroelemente, vitamine z majhno količino kalorij (polovica norme). Norma je 2000-3500 kcal / dan. Na vse te encime, gene, transkripcijske faktorje vplivata: hormon insulin in IGF-1 (inzulinu podoben rastni faktor).

Nekatera živila imajo enak blagodejen učinek. namreč:

- borovnice,

- arašidi,

- rdeče grozdje,

- rdeče suho vino.

To je mogoče zahvaljujoč naravna snov resveratrol.

Koristi resveratrola ni mogoče preceniti, ima naslednje učinke na telo:

- protitumorsko,

- protivnetno,

- znižuje krvni sladkor,

- ščiti krvne žile srca,

- kompenzacijski učinek maščobne prehrane.

Resveratrol ni zdravilo

Bistvo delovanja snovi: nevtralizira proste kisikove radikale, ker prispevajo k razvoju onkološke bolezni. Opozoriti je treba, da ima resveratrol med radioterapijo pljučnega raka nasprotni učinek. Snov poveča število rakavih celic. In še nekaj: ugotovitve znanstvenikov glede resveratrola so bile potrjene na miših, ne pa tudi na ljudeh.

Opozoriti je treba na druga zdravila, ki podaljšujejo življenje:

- karvedilol,

- metformin,

- telmisartan,

- vitamina D in B6,

- glukozamin sulfat,

- nikotinamid ribozid.

Omeniti velja: starejša kot je celica, manj sirtuinov vsebuje in več acetilnih skupin vsebuje. To vodi do sprememb v strukturi DNK in posledično do resne bolezni. Od tod sklep: na staranje celic vplivajo epigenetski dejavniki. To pomeni, da lahko človek samostojno vpliva na dejavnik staranja.

Prehranske lastnosti, ki si jih je treba zapomniti

Torej je pomlajevalni učinek v živih organizmih jasno izražen pod naslednjimi pogoji:

- nizke ravni insulina in IGF-1,

- nizkokalorična zmerna prehrana nenehno.

Pomembno: razlikovati morate med nizkokalorično in slabo prehrano. V drugem primeru pomanjkanje vitaminov in mikroelementov hitro vodi v razvoj različnih patologij in skrajša življenje.

Šport, brez katerega ne bo nič

Alternativa ciljni podhranjenosti je vadba. Telesna vzgoja omogoča kurjenje odvečne energije, hkrati pa zmanjšuje raven inzulina in povečuje aktivnost genov mladosti (sirtuinov). A kljub temu telovadba ne pomeni, da smete pozabiti na zdravo prehrano.

Koristni športi, če jih redno izvajate:

- tek 30-40 minut,

- kolesarjenje vsaj 1 uro,

- plavanje, aktivne športne igre.

Nasvet: Bolje teči zjutraj na prazen želodec. Vzemite hrano 1 uro po vadbi.

Hrana, ki vam bo dala dolgoživost

Ali so omega-3 varne?

Omeniti velja koristne kisline Omega-3, ki so ogromno število prodajajo farmacevti in uživajo ljudje. Njihov učinek na telomere je dokazan: kisline te skupine upočasnjujejo stopnjo krajšanja kromosomov. Vendar pa obstaja tudi negativna točka, kar so dokazali tudi znanstveniki: te večkrat nenasičene maščobe hitro oksidirajo v telesnih celicah. Posledično vodijo do »razpada« celic, pospešenega staranja in razvoja raka.

Oljčno olje za dolgoživost

Znanstveniki pravijo, da so mononenasičene maščobne kisline bolj neškodljive in nič manj uporabne. Največ jih je v olivnem olju. Nasvet: Olivno olje je najbolje jesti surovo. Kupiti morate hladno prvo stisnjen nefiltriran izdelek (Extra Virgin), proizveden v Španiji, Grčiji in Italiji. Olja ne smemo segrevati. To povzroči, da se izdelek razgradi in izgine. zdravilne lastnosti, se pojavi rakotvorni dejavnik.

Za primerjavo: sončnično olje vsebuje več vitamina E kot olivno olje; laneno seme pa vsebuje več nenasičenih maščobnih kislin Omega-3. laneno olje Prav tako ga je treba zaužiti surovo, brez segrevanja. Zato mora jedilnik vsebovati različna rastlinska olja.

Najbolj zdrava hrana, ki dokazano podaljšuje življenje:

- kefir,

- surovo korenje,

- surov brokoli,

- mastne ribe (na pari),

- lešniki, sezamova semena, lanena semena,

- hladno stiskano oljčno olje,

- surova čebula in česen,

- temne sorte grozdja,

- sveža zelišča: peteršilj, koper, - fižol, ajda, ovseni kosmiči (kaša mora biti poparjena), - sadje: borovnice, robide, suhe slive, ribez, - tudi: češnje, granatna jabolka, jagode, kisla jabolka.

Napoved za starost

Stalna uporaba priporočil za podaljšanje življenja vam bo omogočila, da dosežete pomladitev telesa, manj zbolite ali popolnoma odpravite bolezni. Brez genskega inženiringa deluje 100%, če obstaja predispozicija, in če je psihična in telesna aktivnost oseba. Vendar pa je zelo enostavno uničiti dednost, če vaš življenjski slog ni v skladu s temi priporočili. Lahko začnete takoj. Zanimiva dejstva: telo popolnoma “pozabi” na škodljiv dejavnik kajenje 5 let po opustitvi te razvade. Telo si lahko opomore tudi po navadi "pitja" alkohola. Telo je nenavadno občutljivo, hvaležno se odzove na vsako naravno nego z izboljšanjem videza in podaljšanjem življenjske dobe.

Fotografije, uporabljene v prispevku, so večinoma vzete s spleta.

Pugač Oksana Aleksandrovna

Študentka 3. letnika Oddelka za medicinsko kemijo NSMU,
RF, Novosibirsk

E-pošta: oksana - pugač @ rambler . ru

Sumenkova Dina Valerievna

znanstveni mentor, doktor biologije. znanosti, izredni profesor, Oddelek za medicinsko kemijo NSMU,
RF, Novosibirsk

Telomeraza je specifična DNA polimeraza, ki "podaljša" telomerne regije kromosomov. Encim vsebuje v svoji strukturi proteinski del in molekulo RNA. Znano je, da so telomeri sestavljeni iz 15 tisoč nukleotidnih parov, ki so ponovitve dveh trojčkov TTA (štiri ponovitve) in HGC (8 ponovitev). Telomeri večine somatskih celic se med celično proliferacijo skrajšajo zaradi nepopolne replikacije končnih odsekov (terminalna podreplikacija). Aktivnost telomeraze se kaže v matičnih celicah, keratinocitih in spermatogenih epitelijskih celicah, medtem ko je njena aktivnost odsotna v normalnih diferenciranih somatskih celicah in tkivnih celicah.

Izkazalo se je, da je telomeraza aktivna v celicah večine tumorjev. Tako se v celicah benignega tumorja aktivnost telomeraze poveča za 20–30%, pri malignem procesu pa njena aktivnost doseže 70–100%. Če v normalnih somatskih celicah obstaja genetsko določen mehanizem za nadzor proliferacije, imajo rakave celice možnost, da ta mehanizem obidejo. Ker pridobijo lastnost nesmrtnosti, ki je povezana z aktivacijo encima telomeraze, ki kompenzira skrajšanje telomer. Zato lahko sklepamo, da je lahko aktivacija telomeraze pomemben dejavnik napredovanje tumorskih bolezni. Pri nekaterih tumorjih se aktivnost telomeraze pojavi v skoraj 100% primerov, na primer pri drobnoceličnem pljučnem raku, raku materničnega vratu in benignih lezijah tonzil. Hkrati obstajajo tumorji, pri katerih aktivnost telomeraze ni zaznana, na primer leiomiom ( benigni tumor, ki nastanejo v mišičnih plasteh maternice - miometriju).

Ekspresija telomeraze lahko nastane zaradi neke vrste klonske selekcije na kritični ravni skrajšanja telomer. Najprej se začnejo celice pospešeno deliti in njihova dolžina telomer se začne krajšati, nato pa preživijo le tiste, katerih telomeraza ostane aktivna. In v tem primeru lahko rečemo, da je aktivnost telomeraze lahko pokazatelj napredovanja tumorja in neželene prognoze. Primer tega je limfogranulomatoza ( maligna bolezen limfoidno tkivo), pri katerem se glavno povečanje aktivnosti telomeraze pojavi med prehodom iz prve stopnje v drugo.

Druga različica mehanizma za pojav aktivnosti telomeraze so motnje celičnega metabolizma, ki se pojavijo med razvojem tumorskih bolezni. V tem primeru se aktivnost telomeraze manifestira na začetku bolezni in služi kot marker za tumorsko bolezen. Tako pri raku materničnega vratu aktivnost telomeraze in stopnja raka nista povezana, saj je telomeraza aktivna že v prvi fazi, njena aktivacija pa se pojavi v procesu predrakavih bolezni. Pri hemoblastozah (tumorskih boleznih hematopoetskega in limfnega tkiva) je lahko telomeraza sprva aktivna v proučevanem tipu celic, v prihodnosti pa se bo njena aktivnost ob prehodu v raka samo še povečevala. Tako se v primeru disregulacije izvorne celice z aktivnostjo telomeraze ohrani velika rezerva proliferativnega potenciala, ki zadošča za pridobitev različnih maligni znaki. V tem primeru se aktivnost telomeraze pojavi šele na začetku rasti tumorja. Metoda za odkrivanje encimske aktivnosti ne omogoča odkrivanja na ravni ene celice, vendar bo opazna majhna površina telomerazno pozitivnih celic. Mehanizmi izražanja telomeraze se običajno preučujejo na celičnih linijah, zato je težko reči, kateri od njih in s kakšno pogostostjo se pojavlja pri tipu tumorske bolezni, ki jo proučujemo.

Določanje aktivnosti telomeraze se uporablja za diagnosticiranje tumorskih bolezni in ustvarjanje potencialnih protitumorskih učinkovin – inhibitorjev telomeraze. Merjenje aktivnosti telomeraze in njena interpretacija je zapletena zaradi dejstva, da veliko normalnih krvnih celic in kostni mozeg imajo aktivnost telomeraze. Stopnja aktivnosti telomeraze se spreminja s starostjo; starejši kot je človek, manjša je. Omeniti velja, da metoda merjenja aktivnosti telomeraze z uporabo verižne reakcije s polimerazo ni povsem kvantitativna. Ne omogoča zajemanja majhnih razlik. Glede na to, da je telomerazna aktivnost celic odvisna od njihovega proliferativnega stanja, v primeru pozitiven rezultat ne moremo reči ali je to posledica velikega števila celic z nizko encimsko aktivnostjo ali majhnega števila celic z večjo aktivnostjo telomeraze. Poleg tega obstaja možnost lažno pozitivni rezultati.

Zaradi težavnosti merjenja aktivnosti telomeraze jo določamo v kombinaciji z merjenjem dolžine telomera. Dolžina telomera se meri kot dolžina terminalnih restrikcijskih fragmentov, izvede se kvantitativna hibridizacija ali Southern analiza (detekcija specifičnega zaporedja DNA v materialu). Nedavno so se začele uporabljati kvantitativne tehnike verižne reakcije s polimerazo v realnem času ali analiza celične hibridizacije. Trenutno se aktivno razvijajo metode za odkrivanje encimske aktivnosti.

Doslej še ni bilo najdenih zdravil, ki bi lahko z visoko učinkovitostjo zavirala izražanje genov telomeraze, vendar obstajajo pristopi, ki uporabljajo dejstvo, aktivno delo promotorji telomeraze v tumorskih celicah. Konstrukti, ki vsebujejo onkolitični adenovirus, ki se vbrizga neposredno v samo tumorsko celico, so dosegli stopnjo kliničnih preskušanj. Ta virus vsebuje gene, ki povečajo občutljivost celic na predlagano terapijo. Ker te gene regulirajo promotorji genov telomeraze, se njihovo delovanje izvaja samo na celici z delujočo telomerazo.

Ker je telomeraza prisotna v večini tumorskih celic, je lahko dober kandidat za s tumorjem povezan antigen. Ko je telomeraza aktivna v celici, fragmenti telomeraze reverzna transkriptaza izpostavljen na celični površini in lahko služi kot tarča za imunski odziv. Prednost tega postopka je, da ni čakalne dobe kot pri drugih metodah inhibicije telomeraze. Klinična preskušanja so bile izvedene za tumorje prostate, rak trebušne slinavke in hepatocelularni karcinom. Ta imunoterapija kaže povečanje imunskega odziva proti tumorju. Ni jasno, koliko so lahko prizadete zdrave izvorne celice, ki imajo tudi aktivnost telomeraze.

Obstajajo številne težave pri uporabi metod za zatiranje aktivnosti telomeraze: učinek se pojavi s dolga zamuda, saj mora miniti veliko časa, da se telomeri skrajšajo zaradi premajhne replikacije v odsotnosti telomeraze. Ta čas lahko traja več deset celičnih ciklov. V tem primeru bo imela inhibicija telomeraze učinek le pri majhnem številu celic. Razvijanje metod protitumorsko zdravljenje pri uporabi zaviralcev telomeraze je treba upoštevati, da so nekatere tumorske celice sposobne preiti v dolgotrajno nedeljivo stanje in se s tem ne odzovejo na delovanje večine kemoterapevtikov.

Vendar pa v nekaterih primerih, če zdravljenje vsebuje tradicionalne metode, ki delujejo takoj in uničijo večino tumorskih celic, ter protitelesna terapija, ki rakavim celicam dolgo časa onemogoča razmnoževanje, potem bo rezultat v prihodnosti nedvomno boljši.

Reference:

1. Glukhov A.I., Grigorieva Ya.E. Študija aktivnosti telomeraze pri razvoju neinvazivne diagnostike onkopatologij sečnega mehurja // Elektronski znanstveni in izobraževalni bilten "Zdravje in izobraževanje v XXI stoletju". – 2012. – T. 14, – št. 4. – Str. 15–16.
2. Egorov E.E., Telomeri, telomeraza, karcinogeneza in zdravstveni ukrep // Klinična onkohematologija. Temeljne raziskave in klinična praksa. – 2010. – T. 3, – št. 2. – Str. 191–194.
3. Kushlinsky N.E., Nemtsova M.V. Molekularno biološke značilnosti malignih novotvorb // Bilten Ruske akademije medicinskih znanosti. – 2014. – št. 1. – Str. 33–35.
4. Svinareva L.V. Vpliv modificiranih oligonukleotidov DNA in RNA, ki vsebujejo telomerne ponovitve, na aktivnost telomeraze in rast tumorskih celic: povzetek diplomskega dela. dis. dr. kem. Znanosti - Moskva, 2010. - 9 str.
5. Skvortsov D.A., Rubtsova M.P., Zvereva M.E. Regulacija telomeraze v onkogenezi // Acta Naturae (ruska različica). – 2009. – Str. 52–53.

domov » vesel praznik » Kako se upreti staranju DNK in podaljšati telomere. Encim telomeraza je potencialni tumorski marker in tarča protitumorske terapije