Теломеры что это простыми словами: что такое и как влияют на старение?

Эксперимент на себе: как продлить жизнь с помощью вируса

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

Общество

20.10.2016 17:07

Поделиться

Как учёные ищут рецепт продления жизни

Журнал «Кот Шрёдингера» (Александра Христич)

В сентябре 2015 года Элизабет Пэрриш, директор американской фармацевтической компании, первой в мире решилась изменить свои гены, чтобы отсрочить старость. С помощью специального вируса она активировала в организме фермент теломеразу. Он известен тем, что делает клетки человека бессмертными. Есть гипотеза, что таким способом можно продлить молодость, и Элизабет надеется подтвердить это на собственном опыте.

Почему мы стареем?

Со временем большинство клеток изнашивается, и организм стареет. Отчего так происходит, учёные до сих пор не знают. Десятилетиями спорят: мы дряхлеем из-за поломок и механического износа органов или из-за программы старения, включающейся по сигналу из мозга? Но есть и хорошая новость: мы уже знаем, как стареют клетки. Когда они делятся, каждая хромосома теряет небольшой кусок. В новом поколении клеток хромосомы становятся короче. Затем ещё короче. Ещё…

Чтобы новые клетки не страдали, на концах хромосом размещены специальные повторяющиеся фрагменты — теломеры. Они не несут важной информации, поэтому их укорачивание не вредит клеткам. Но неизбежно наступает точка невозврата: примерно после 50-70 делений теломеры заканчиваются — клетка больше не может делиться и погибает. Это число называется пределом Хейфлика, по фамилии учёного, открывшего этот эффект (Леонард Хейфлик — профессор анатомии Калифорнийского университета в Сан-Франциско). Считается, что укорачивание теломер — одна из причин старения людей.

Образ жизни может влиять на длину теломер. Больше всего не повезло курильщикам и людям, которые не занимаются спортом и часто волнуются: у них теломеры короче, чем у людей, ведущих здоровую и спокойную жизнь. А вот алкоголики могут вздохнуть спокойно: употребление спиртного никак не отражается на длине теломер. Впрочем, длину измеряли только в лейкоцитах.

Вечно молодые

Некоторым клеткам позарез необходимо быть бессмертными. Например, стволовым — своеобразным поставщикам клеток для всего тела. Стволовая клетка может превратиться в какую угодно. Иными словами, это команда запасных, которые всегда готовы заменить выбывших из строя по причине болезни или травмы. Половым клеткам тоже надо быть бессмертными, ведь они дают начало новому человеку. Во взрослом человеке 37 200 000 000 000 клеток. Чтобы получить такое количество, самой первой оплодотворённой яйцеклетке необходимо поделиться как минимум 45 раз. В принципе, длины теломер должно на это хватить, но как быть с обновлением тканей? И будущими детьми? Получается, чтобы люди росли и растили детей, половым клеткам необходимо решить проблему укорачивания теломер.

Для этого есть специальный фермент теломераза. Она удлиняет теломеры и позволяет клетке делиться бесконечно долго. О том, что такой фермент существует, догадался советский биолог Алексей Оловников ещё в 1973 году. Через 11 лет учёные из Калифорнийского университета в Беркли выделили теломеразу из клеток. И в 2009-м получили за это открытие Нобелевскую премию. Как выразился Леонард Хейфлик, «проницательное предположение Оловникова получило экспериментальное подтверждение».

Многие россияне обиделись на Нобелевский комитет, хотя сам Алексей Матвеевич не стал комментировать его решение, а некоторое время спустя выдвинул новую теорию, ещё более смелую. Он предположил, что теломеры — лишь немые свидетели старения, а вызывают его другие специальные молекулы ДНК. Их он назвал хрономерами. По версии Оловникова, хрономеры находятся в клетках мозга и постепенно укорачиваются, отсчитывая время нашей жизни. Иными словами, хрономеры — это физическое воплощение биологических часов. Самое же неординарное предположение заключается в том, что на укорачивание хрономер влияет смена фаз Луны, возможно, через её гравитационное поле. Экспериментальных подтверждений этой экстравагантной гипотезы пока нет.

— Эксперты при виде моих гипотез традиционно чешут в затылках, — говорит Алексей Оловников. Но он не отчаивается и в статьях заранее благодарит экспериментаторов, которые смогут подтвердить его теорию. Так же как учёные из Калифорнийского университета подтвердили его догадку о существовании теломеразы более 30 лет назад.

В конце XX века выяснилось, что активация теломеразы в отдельных клетках приводит к их бессмертию. Но что значит «активация»? Строго говоря, ген теломеразы есть во всех клетках организма, но они, как правило, не подозревают о его существовании, поскольку ген выключен. В стволовых и половых клетках он, наоборот, включён, и теломераза удлиняет теломеры при малейшей необходимости. Получается, что, искусственно включив этот ген, можно заставить теломеразу работать в любой клетке и фактически обессмертить её. Более того, с помощью определенных вирусов ген теломеразы можно встроить в любую клетку — даже ту, в которой его и в помине не было.

Это открытие заинтриговало весь мир. У учёных появился инструмент, способный делать клетки бессмертными. Можно ли обессмертить самих людей? Однозначного ответа на этот вопрос до сих пор нет, однако за годы исследований накопилось множество любопытных данных.

Как вырастить мышь-долгожителя

В конце 1990-х биологи вывели генетически модифицированные породы мышей, чтобы детально изучить свойства теломеразы. Грызуны, у которых она от рождения не работала, имели множество проблем с внутренними органами и старели значительно раньше обычных животных. С другой стороны, у них возникало меньше злокачественных опухолей. Другие мыши, которые от рождения имели чрезмерно активную теломеразу, чаще болели раком. И тоже жили меньше обычного. Почему? Дело в том, что раковые клетки научились включать ген теломеразы гораздо раньше учёных и пользуются этим для того, чтобы делиться бесконечно. Таким образом, в организме мыши с выключенной теломеразой раковой опухоли гораздо сложнее появиться, чем у животного с активно работающим ферментом.

Ещё один интересный эксперимент провели на породе мышей, от рождения склонных к раку: опухоли вырастают у них очень легко, почти не встречая сопротивления со стороны организма. Биологи отключили у этих мышек теломеразу в надежде, что они будут меньше болеть раком. Результат оказался противоположным: без фермента грызуны покрылись опухолями значительно раньше, чем их сородичи.

Не совсем понятно, почему это происходит. Одна из версий заключается в том, что, если теломераза не работает, стволовые клетки теряют свои теломеры и стареют. А ведь из стволовых клеток получаются клетки иммунной системы, наши главные защитники от опухолей. Из старых стволовых клеток борцы с раком выходят так себе. Другая версия состоит в том, что, как только молекулы ДНК лишаются теломер и оголяют свои концы, клетка хочет как-нибудь их соединить. Но склеивать случайные молекулы ДНК — не самая лучшая идея, это приводит к мутациям и повышает вероятность рака.

Что будет с человеком, если отключить его теломеразу? Такой эксперимент, понятное дело, не поставишь, но можно изучить болезни, связанные с неправильной работой фермента. Одна из них называется врождённый дискератоз. Он проявляется в преждевременном старении: у больных рано седеют волосы и выпадают зубы, они часто болеют раком и редко доживают до 50 лет.

Омолодить старика

Чтобы понять, может ли включение теломеразы повернуть старение вспять, понадобились специальные мыши. Они были устроены хитрым образом: учёные выключили их ген теломеразы, но его можно было включить, скормив зверькам особое вещество. Изначально эти мышки быстро старели: у них раньше, чем у обычных особей, появлялись старческие нарушения работы семенников, селезёнки, кишечника и мозга, ухудшалось обоняние. Включение теломеразы омолодило животных: их внутренние органы стали лучше работать, мыши начали точнее распознавать запахи.

Наиболее впечатляющие результаты получили в 2012 году учёные из Испанского национального центра по исследованию рака. Они экспериментировали на самых обыкновенных мышах. Особи были двух возрастов: взрослые, то есть те, кому исполнился год, и престарелые, двухлетние. Исследователи заразили грызунов вирусом, который активирует теломеразу. В результате престарелые мыши стали жить на 13% дольше, а взрослые — аж на 24%. Что примечательно, заболеваемость раком не выросла.

44-летняя американка Элизабет Пэрриш решила повторить этот опыт на себе. Американская фармацевтическая компания, которую она возглавляет, основана в 2015 году и занимается разработкой и патентованием методов генной терапии. Два основных проекта — генная конструкция с теломеразой и конструкция с ингибитором миостатина (белок, вызывающий атрофию мышц, — Элизабет вколола себе и её). Клинические испытания, подтверждающие безопасность этих методов, не проводились.

Укол вирусом делали в некой лаборатории за пределами США, её название не обнародовалось. Использовали ослабленный вирус AAV (аденоассоциированный вирус), предварительно вставив в него ген теломеразы. Вирус внедряется в 19-ю хромосому в клетках крови, и в результате в них постоянно экпрессируется теломераза. Как сообщает официальный сайт компании BioViva, в апреле 2016-го, спустя полгода после инъекции, длина теломер Элизабет увеличилась на 9%, что соответствует омоложению тканей на 20 лет. Длину теломер измеряла независимая компания SpectraCell в Техасе. Звучит ободряюще, однако вряд ли стоит воспринимать этот результат как доказательство молодильной силы теломеразы. Во-первых, измерение длины теломер имеет большую погрешность — целых 8%. Во-вторых, тестирование настоящих лекарств — процесс более сложный.

Как минимум необходимы контрольная группа и большое количество испытуемых. Об этом нам рассказала Мария Бласко, руководитель группы испанских учёных, поставивших исходный эксперимент с активацией теломеразы:

— Любая новая терапия, генная в том числе, должна быть одобрена регулирующими органами и получить соответствующие разрешения для проведения клинических испытаний. Ведь клинические исследования должны гарантировать пациентам безопасность и максимальный шанс на успех. Наша группа проверяет терапию теломеразой на мышиных моделях, чтобы потом провести валидные клинические испытания и достоверно оценить пользу для пациентов.

«Кот Шрёдингера» попросил учёных-первооткрывателей механизмов клеточного старения прокомментировать поступок Пэрриш. Вот что сказал лауреат Нобелевской премии за открытие теломеразы Джек Шостак:

— Я не одобряю подобные трюки. Это совершенно ненаучный подход к сложной проблеме. Его единственная цель — одурачить доверчивых людей и выманить у них деньги на «лекарство», которое может оказаться весьма опасным.

Леонард Хейфлик к поступку Элизабет тоже отнёсся без энтузиазма:

— Я не поддерживаю опыты на себе в отсутствие рациональных объяснений. С древнейших времён люди экспериментируют, пытаясь отсрочить старость. Но по разным причинам успеха пока никто не достиг. Более того, у нас нет средства для определения эффекта. Люди веками считают, что их знаний по биологии достаточно, чтобы понять, как победить старение. Но поскольку этот процесс — результат второго закона термодинамики, вероятность успешного вмешательства близка к нулю. Всё во Вселенной стареет.

Хейфлик добавил, что не понимает саму идею поиска вечной молодости:

— Я бы не хотел, чтобы тираны, диктаторы и убийцы жили дольше.

А вот Алексей Оловников говорит об Элизабет менее категорично:

— Я восхищён её мужеством. В поступке Пэрриш есть две составляющих: смелость и желание пропиарить свою фирму BioViva.

Так или иначе, сама возмутительница спокойствия настроена решительно. Она планирует запатентовать свой метод омоложения, а пока путешествует по миру в поисках фирмы, которая согласится провести настоящие клинические исследования. Этим летом она побывала в Москве, где провела пресс-конференцию. Элизабет сообщила, что своим экспериментом хотела ускорить проведение клинических испытаний антивозрастной генной терапии. По её словам, учёные уже нашли способ продлить молодость, и она не видит смысла скрывать его.

Но на самом деле учёные пока боятся повторить этот опыт на людях и спорят о том, может ли вообще активация теломеразы продлить жизнь. Энтузиасты считают этот фермент настоящим эликсиром молодости, ведь если результаты эксперимента будут такими же, как на мышах, люди будут жить на целых 18 лет дольше. Скептики опасаются раковых опухолей и других побочных эффектов. Они сравнивают активацию теломеразы с окрашиванием седых волос, имея в виду, что, даже если теломеры удлинятся, это не обязательно устранит причину старения клеток. Да и означает ли омоложение клеток омоложение организма как суммы этих клеток? Со временем мы узнаем ответы на все эти вопросы, а пока нам остаётся самое интересное — искать их.

Поделиться

НаукаКот ШрёдингераКот Шрёдингера

Теломеры на концах хромосом тоже могут производить белки

21.02.2023 14:30

1264

Добавить в закладки

Исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины (США) обнаружили, что теломеры на концах хромосом содержат достаточно генетической информации для производства двух небольших белков с потенциально мощными биологическими свойствами, передает EurekALert!. Открытие представлено в журнале Proceedings of the National Academy of Science.  

Теломеры — это области на кончиках наших хромосом, которые защищают их и не дают им «склеиваться» с другими хромосомами. Они содержат уникальную последовательность ДНК, состоящую из бесконечных повторов оснований TTAGGG, которые каким-то образом препятствуют прилипанию хромосом друг к другу. Считалось, что именно из-за этих простых повторений ДНК теломеры не могут кодировать белки. Новое же исследование показывает, что эти части хромосом содержат генетическую информацию для производства двух небольших белков. Один из этих белков повышен в некоторых раковых клетках человека, а также в клетках с дефектами, связанными с теломерами.

Эксперименты ученых показали, как теломерная ДНК может заставить клетки производить сигнальные белки, которые назвали VR (валин-аргинин) и GL (глицин-лейцин). Сигнальные белки — это химические вещества, которые запускают цепную реакцию других белков внутри клеток, что затем вызывает биологическую функцию, важную для здоровья или болезни.

Команда химически синтезировала VR и GL, чтобы изучить свойства белков с помощью мощных электронных и конфокальных микроскопов, а также современных биологических методов. Так они обнаружили, что белок VR присутствует в повышенных количествах в некоторых раковых клетках человека, а также клетках пациентов, страдающих заболеваниями, вызванными дефектом теломер.

«Мы считаем возможным, что с возрастом количество VR и GL в нашей крови будет неуклонно расти, потенциально обеспечивая новый биомаркер биологического возраста в отличие от хронологического, — сказал Тагрид Аль-Турки, доктор наук, один из авторов работы. — Мы думаем, что воспаление также может вызывать выработку этих белков».

Авторы работы считают, что по простым анализам крови на эти белки можно проводить ценный скрининг некоторых видов рака и других заболеваний человека. Также по этим тестам всегда можно оценить «здоровье» теломер, так как теломеры укорачиваются с возрастом. 

[Фото: GRIFFITH LAB, UNC LINEBERGER]

Автор Татьяна Матвеева

производство белков
теломеры
хромосомы
сигнальные белки
ДНК теломеры

Источник:
www. eurekalert.org

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

Определение и значение теломер — Merriam-Webster

тело · просто

ˈte-lə-ˌmir ˈtē- 

: естественный конец эукариотической хромосомы, состоящий из обычно повторяющейся последовательности ДНК и служащий для стабилизации хромосомы

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете

Но майское исследование, опубликованное в Медицинском журнале Новой Англии, показало, что люди с более длинными, чем в среднем теломерами , более склонны к развитию рака.

— Карен Вайнтрауб, USA TODAY , 8 июня 2023 г.

Соединение предотвратило теломер — последовательности ДНК, закрывающие концы хромосом — от укорочения, останавливая биологический процесс, вызывающий старение.

— Джоселин Солис-Морейра, Popular Science , 8 июня 2023 г.

Эта уникальная смесь ингредиентов была разработана, чтобы помочь удлинить теломер и поддержать здоровое старение изнутри.

— Эмбер Смит, Discover Magazine , 6 июня 2023 г.

Это потому, что стресс укорачивает теломер в клетках.

— Микайла Морелл, Health , 2 апреля 2023 г.

Наоборот, Дитури взволнован тем, что опирается на прошлые исследования, которые показывают, что регулярное воздействие гипербарических условий может мобилизовать стволовые клетки и восстановить теломер — концы хромосом, связанные с клеточной репликацией.

— Эшли Стимпсон, Popular Mechanics , 8 апреля 2023 г.

Служит защитными концевыми колпачками на хромосомах, теломеры являются самыми длинными при рождении и неуклонно сокращаются с возрастом.

— Холли Хабер, Dallas News , 23 марта 2023 г.

По мере старения теломер укорачиваются, что может привести к началу старения и дегенерации органов.

— Сальваторе Вискоми, Forbes , 22 марта 2023 г.

Что такое теломер ?

— Джоди Хелмер, 9 лет.0011 Колодец удачи , 12 марта 2023 г.

Узнать больше

Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «теломер». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.

История слов

Этимология

Международный научный словарь

Первое известное использование

1940, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование теломера было
в 1940 году

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи Около

теломер

теломераза

теломер

теломеризация

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись
«Теломера».

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/telomere. По состоянию на 21 июля 2023 г.

Копия цитирования

Медицинское определение

теломеры

существительное

тело · просто

ˈtel-ə-ˌmi(ə)r ˈtēl-

: естественный конец эукариотической хромосомы, состоящий из обычно повторяющейся последовательности ДНК и служащий для стабилизации хромосомы

теломерный

ˌtel-ə-ˈmer-ik

прилагательное

Последнее обновление:
14 июля 2023
— Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

улучшать

См. Определения и примеры »

Получайте ежедневно по электронной почте Слово дня!

Определение и значение теломер | Словарь.com

• Игры
• Рекомендуемые
• Поп-культура
• Советы по написанию

[тел-э-меер, те-лу-]

сущ.

1. сегмент ДНК, расположенный на концах хромосом.

Происхождение теломер

¹

Впервые зафиксировано в 1935–1940 гг.

9 0131 тельфер

Dictionary.com Полный текст
На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2023

Как использовать теломеру в предложении

• Однако до сих пор неясно, является ли эта связь причинно-следственной, и вполне вероятно, что на теломеру 9 влияют несколько процессов. 0012 длина.

  4 способа, как упражнения помогают бороться со старением | Лиз Сигерт | 1 июня 2021 г. | Time

• Несколько исследований показали, что более высокие уровни физической активности связаны с большей длиной теломер у некоторых людей по сравнению с теми, кто ведет малоподвижный образ жизни.

  4 способа, как упражнения помогают бороться со старением | Лиз Сигерт | 1 июня 2021 г. | Время

• Впоследствии теломеры вернулись к почти нормальной длине после возвращения астронавтов на Землю.

  Космический полет влияет на организм человека двумя основными способами | Паола Роза-Акино | 25 ноября 2020 г. | Popular-Science

• К нашему удивлению, мы увидели удлиненные теломеры у обоих лазающих близнецов.

  Космический полет влияет на организм человека двумя основными способами | Паола Роза-Акино | 25 ноября 2020 г. | Popular-Science

• Итак, в стрессовой обстановке космического полета теломеры должны сокращаться.

  Космический полет влияет на организм человека двумя основными способами | Паола Роза-Акино | 25 ноября 2020 г. | Научно-популярная

• Теперь ученые рассматривают длину теломер как общий маркер биологического старения.

  Новая пилюля против старения под огнем | Тея Сингер | 11 апреля 2011 г. | ЕЖЕДНЕВНОЕ ЗВЕРЬ

• Харли, 58 лет, является пионером в исследованиях теломер и скрупулезным ученым.

  Новая пилюля против старения под огнем | Тея Сингер | 11 апреля 2011 г. | THE DAILY BEAST

• Но только сейчас медицинское сообщество приближается к 9Тестирование 0011 теломер для среднего пациента.

  Новая наука об обратном старении | Даниэль Фридман | 7 ноября 2010 г. | THE DAILY BEAST

Определения слова «теломера» в Британском словаре

теломер

Происхождение теломер

¹

C20: от греческого telos end + meros part

Английский словарь Коллинза — полное и полное цифровое издание 2012 г.
© William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins
Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Научные определения теломер

теломера

[tĕl′ə-mîr′, tē′lə — ]

1. Любой из участков ДНК, расположенных на крайних концах каждой хромосомы в эукариотической клетке. Теломеры состоят из повторяющихся последовательностей ДНК, которые не кодируют белки, а функционируют как колпачки, препятствующие слиянию хромосом. Длина теломер влияет на стабильность генетической информации внутри теломеры, поскольку последовательности нуклеотидов на концах хромосомы не копируются ДНК-полимеразой. Таким образом, последовательное копирование может укорачивать теломеры, иногда до такой степени, что функциональные гены рядом с теломерами теряются, и это может играть роль в клеточном старении и возрастных заболеваниях. В половых клетках, стволовых клетках и некоторых раковых клетках укороченные теломеры могут удлиняться под действием фермента теломеразы, таким образом поддерживая функционирование как теломер, так и генов рядом с ними.