Теломеро-практика

Как видно, каждая теория имеет свои доказательства и поддержку определенной части научного сообщества. Очевидно, что старение является многофакторным процессом и включает в себя целый комплекс физиологических перестроек. Однако, последние исследования предложили совершенно новый, революционный подход к этой проблеме. По результатам научных изысканий была сформулирована новая теория, которая получила название «теломерная».

Теломерная теория старения

Чтобы вникнуть в суть этой доктрины, прежде необходимо обратить внимание на генетическое сердце клетки – хромосомы. Хромосомы – это нитевидные молекулы, в которых заложена информация обо всех аспектах строения организма: от роста до цвета глаз. Хромосомы состоят из белка и одной молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая содержит генетические инструкции развития организма, переданные от родителей. У людей, животных и растений большинство хромосом расположены в виде пар внутри ядра клетки (рисунок 1).

Рисунок 1. Схематичное изображение хромосом

В середине 1930-х гг. два известных американских ученых, в разные годы получивших Нобелевскую премию, Барбара МакКлинток и Герман Меллер, высказали предположение, что на концах хромосом должны быть определенные участки, необходимые для поддержания их функционирования. Мёллер придумал для этих структур название «Теломеры» от греческих слов «телос» (конец) и «меро» (часть). В свою очередь, Мак-Клинток предположила, что без этих специальных концевых участков хромосомы будут повреждаться, а возникающая хромосомная неустойчивость будет наносить ущерб клеткам.

В начале 1960-х годов профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско Леонард Хейфлик заметил, что в лабораторных условиях человеческие клетки после определенного числа циклов прекращают делиться (около 50-60 делений). Впоследствии ограничение количества делений клетки так и назвали – предел Хейфлика. Он предположил, что этот феномен можно использовать в качестве модели для изучения старения человека на молекулярном и клеточном уровне.

Однако эта мысль на протяжении долгого времени оставалась предметом многочисленных дискуссий. Ведь многие клетки в организме человека могут делить гораздо больше, чем необходимо в течение нормальной жизни. Этот вопрос оставался загадкой еще десятилетие.

Первым ученым, связавшим прекращение клеточного деления, наблюдаемого Хейфликом, с теломерами, был российский ученый Алексей Оловников. В 1970-х годах он предположил, укорочение хромосом, которое происходит во время каждого деления клеток, связано с их концевыми участками – теломерами, которые защищают нижележащие гены от потери информации. Другими словами при делении клетки укорачиваются только теломеры, а участки хромосомы, содержащие генетический код остаются нетронутыми.

Теломеры представляют собой нуклеотидные последовательности (пары оснований) TTAGGG на концах каждой хромосомы. Латинские буквы T, A и G – это обозначения органических соединений, азотистых оснований тимина, аденина и гуанина. На концах хромосом содержится от 1500 до 15000 таких последовательностей ДНК. Каждый раз при делении клетки этих последовательностей становится меньше.

Когда теломеры полностью расходуются, клетка больше не может делиться, хотя и остается жизнеспособной. Это можно представить в виде заточенного карандаша. Корпус – это хромосома, а грифель на заточенном конце – теломера. Каждый раз при черчении карандашом на бумаге грифель становится короче, пока полностью не сотрется. После этого карандаш невозможно использовать по назначению.

Рисунок 2. Грифель карандаша характеризует теломеры. Чем он короче, тем быстрее карандаш перестанет писать.

Первые наблюдения, связывающие теломеры непосредственно со старением, были сделаны в 1986 году, когда ученые заметили, что средняя длина теломер молодых клеток намного длиннее, чем взрослых. Исследования, проведенные в следующие несколько лет, подтвердили уменьшение средней длины теломер при делении клеток. Впервые старение клеток могло быть связано с легко обнаруживаемыми и воспроизводимыми изменениями в геномной ДНК. Дальнейшие эксперименты подтвердили, что прогрессирующее укорочение теломер – основная причина клеточной деградации.