Η τελομεράση, το τελομερές και η απόκτηση της αθανασίας

ΠΡΩΤΗ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ

Posted by Youmagazine Staff

 

Οι επιστήμονες βρίσκονται μια ανάσα κοντά στην εξάλειψη των γηρατειών και τη θεραπεία του καρκίνου, αλλά…

Ανθρώπινο χρωμόσωμα. Στα τέσσερα άκρα του βρίσκονται τα τελομερή (κόκκινο χρώμα) τη «ζωή» των οποίων καθορίζει η τελομεράση, το ένζυμο της «αθανασίας». Image: Supplied

ν

ΜΙΑ νέα ανακάλυψη, που σχετίζεται με το DNA, αυξάνει τις ελπίδες ότι σύντομα θα μπορέσουμε να επιβραδύνουμε τη γήρανση και να θεραπεύσουμε τον καρκίνο. Υπάρχει, ωστόσο, ένα «αλλά».

Εδώ και λίγο καιρό, οι επιστήμονες έχουν βεβαιωθεί ότι τα κλειδιά της αιώνιας υγείας και της αιώνιας νεότητας τα κρατούν δύο στοιχεία του οργανισμού: η τελομεράση, που αποκαλείται και «ένζυμο της αθανασίας», και τα τελομερή.

Για να μπορέσουμε να αντιληφθούμε τον σπουδαίο ρόλο αυτών των δύο στοιχείων, θα πρέπει να διεισδύσουμε με τη φαντασία μας στον κόσμο του απείρως μικρού – στον πυρήνα ενός κυττάρου, όπου βρίσκονται τα χρωμοσώματα.

Το χρωμόσωμα είναι μια νηματοειδής δομή από πρωτεΐνες σε σχήμα Χ που φέρει εντός του την γενετική πληροφορία (DNA).
ν

Οι τέσσερις αζωτούχες βάσεις

Το DNA δεν είναι τίποτε άλλο από μια αλληλουχία νουκλεοτιδίων, δηλαδή οργανικών ενώσεων, από τέσσερις αζωτούχες βάσεις: C = Κυτοσίνη, G = Γουανίνη, A = Αδενίνη, T = Θυμίνη. Οι τέσσερις αυτές αζωτούχες βάσεις σε συνδυασμό μεταξύ τους δημιουργούν εξαγράμματα (π.χ. TTAGGG, AATCCC, TΤΑCCC κτλ.), που αποτελούν τον κώδικα της γενετικής πληροφορίας. Αυτό είναι το “πρόγραμμα” που έχει ο καθένας από εμάς ενσωματωμένο στα κύτταρά του.

Συμβαίνει δηλαδή κάτι ανάλογο με τον δυαδικό κώδικα των προγραμμάτων των υπολογιστών.

Το DNA όμως είναι εκτεθειμένο. Για να προστατευθεί, η φύση έχει φροντίσει ώστε να υπάρχουν στα άκρα κάθε χρωμοσώματος τα λεγόμενα τελομερή.

Το τελομερές είναι μια περιοχή του DNA, χωρίς μεγάλη πληροφοριακή αξία, που λειτουργεί σαν «πώμα», ή όπως τα πλαστικά άκρα των κορδονιών, προστατεύοντας τις χρήσιμες γενετικές πληροφορίες που υπάρχουν στα χρωμοσώματα από τη φθορά.

Το διάγραμμα που ακολουθεί, δείχνει ένα χρωμόσωμα με τα τέσσερα «πώματα» στις άκρες του (τελομερή) που προστατεύουν τη χρήσιμη γενετική πληροφορία.

Όλοι γνωρίζουμε ότι τα κύτταρά μας πεθαίνουν και πρέπει διαρκώς να αναπληρώνονται από καινούρια. Αυτό γίνεται με την κυτταρική διαίρεση. Και εδώ ακριβώς βρίσκεται η νέα ανακάλυψη των επιστημόνων.

Ανακάλυψαν δηλαδή ότι την κυτταρική διαίρεση την ρυθμίζουν τα τελομερή, τα τέσσερα «πώματα» στις άκρες του χρωμοσώματος.

Αυτό που βρήκαν οι επιστήμονες είναι ότι κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, μερικά από τα τελομερή «φθείρονται» κατά τη διαδικασία και μικραίνουν. Όταν τελικά μικρύνουν πολύ, το κύτταρο δεν μπορεί πλέον να διαιρεθεί, γίνεται ανενεργό και γερασμένο ή πεθαίνει.

Αυτή η διαδικασία σμίκρυνσης συνδέεται με τη γήρανση, τον καρκίνο και τον υψηλότερο κίνδυνο θανάτου.

Αν μπορούσαμε να βρούμε έναν τρόπο ώστε τα τελομερή να μην μικραίνουν, τότε δεν θα γερνούσαμε ποτέ και θα μέναμε αιωνίως νέοι!

Τα καλά νέα είναι ότι οι επιστήμονες έχουν βρει όντως έναν τρόπο ώστε να μην φθείρονται τα τελομερή!

Τα άσχημα νέα είναι ότι υπάρχει ένα εμπόδιο…

Το παρακάτω διάγραμμα αποτυπώνει όσα έχουμε πει έως τώρα σχετικά με το χρωμόσωμα, τα τελομερή και την κυτταρική διαίρεση. Η σταδιακή σμίκρυνση των τελομερών προκαλεί τη γήρανση των σωμάτων.

ν

Τελομεράση: το ένζυμο της αθανασίας

Όπως αναφέραμε πιο πάνω, οι επιστήμονες όχι μόνο εντόπισαν την αιτία των γηρατειών (τη φθορά των τελομερών που ρυθμίζουν την κυτταρική διαίρεση), αλλά βρήκαν και τον τρόπο, ή μάλλον το μέσον, για να μας προσφέρουν αν όχι την αθανασία, τουλάχιστον να επιβραδύνουν τη διαδικασία των γηρατειών.

Το μαγικό ραβδάκι για να το πετύχουν ονομάζεται τελομεράση.

Η τελομεράση είναι ένα ένζυμο που είναι ο κύριος ρυθμιστής του μήκους του τελομερούς του ανθρώπινου χρωμοσώματος – με άλλα λόγια του μήκους της ζωής του.

Η τελομεράση βοηθά στην αναδημιουργία των τελομερών, αυτών των προστατευτικών πωμάτων στα άκρα των χρωμοσωμάτων που φθείρονται με κάθε κυτταρική διαίρεση. Με άλλα λόγια, η βέλτιστη υγεία απαιτεί βέλτιστη παραγωγή τελομεράσης.
ν

Η αντιστροφή της διαδικασίας γήρανσης μπορεί να επιτευχθεί με αύξηση των επιπέδων της τελομεράσης. Image: Supplied
ν

Πώς εργάζεται

Το μηχανισμό που προστατεύει το μήκος των τελομερών τον παρέχει η τελομεράση, που είναι ένα ένζυμο με την ικανότητα, όχι να αντιγράφει γενετική πληροφορία, αλλά να συμπληρώνει και πάλι σε μήκος το τελομερές.

Η τελομεράση, που ονομάζεται επίσης τερματική τρανσφεράση, είναι μια ριβονουκλεοπρωτεΐνη που προσθέτει μια εξαρτώμενη από το είδος αλληλουχία επαναλήψεως του τελομερούς στο 3΄ άκρο των τελομερών. Φέρει το δικό της RNA μόριο (π.χ. με την αλληλουχία UCAAUCC), το οποίο χρησιμοποιείται ως εκμαγείο για να επιμηκύνει τα τελομερή.

Εάν η τελομεράση διατίθεται σε ικανές ποσότητες στα σημεία του οργανισμού όπου γίνονται οι κυτταρικές διαιρέσεις, δίνεται στα τελομερή η δυνατότητα να αποκαθίστανται πλήρως σε μήκος και το κύτταρο μπορεί να παραμένει έτσι βιολογικά ενεργό για πάντα.

Έχουν μελετηθεί μονοκύτταροι οργανισμοί με περίσσεια τελομεράσης που τους κάνει αθάνατους σε ευνοϊκές συνθήκες περιβάλλοντος. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι ένα είδος άλγης, η Tetrahymena thermophila.

Η τελομεράση, λοιπόν, εργάζεται συντηρώντας και επισκευάζοντας τα μήκη των τελομερών των χρωμοσωμάτων, προσθέτοντας επαναλαμβανόμενα μικρά τμήματα DNA ώστε να προλάβει την καταστροφή και απώλεια του γενετικού υλικού κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης.

Οι επιστήμονες υποψιάζονταν από καιρό τον ευεργετικό ρόλο της τελομεράσης, όμως μόνο πρόσφατα επιβεβαίωσαν ότι πρόκειται όντως για το ένζυμο της αθανασίας.

Και εδώ ακριβώς είναι που μπερδεύονται τα πράγματα.

Το διάγραμμα αυτό δείχνει το πρωτεϊνικό συστατικό της τελομεράσης (TERT) με γκρι χρώμα και το συστατικό TR του RNA με κίτρινο, να επισκευάζουν το DNA (πράσινο χρώμα). Πηγή: Wikimedia Commons
ν

Γήρανση vs καρκίνου

Η τελομεράση είναι ενεργή στα φυσιολογικά βλαστοκύτταρα (όπως αυτά που υπάρχουν στο αίμα ενός ενηλίκου ατόμου και χρησιμεύουν για την ανανέωση των κατεστραμμένων ιστών) και στα περισσότερα καρκινικά κύτταρα, αλλά συνήθως απουσιάζει από τα κύτταρα του σώματος ή βρίσκεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα.

Για παράδειγμα, είναι ενεργή στα μικρά παιδιά και ανενεργή στους ενήλικες.

Στα εμβρυϊκά αρχέγονα κύτταρα (embryonic stem cells) και σε άλλα κύτταρα που πολλαπλασιάζονται συχνά, η τελομεράση είναι πολύ ενεργή, αλλά είναι σχεδόν πλήρως ανενεργή στα φυσιολογικά ενήλικα κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορεί να προλάβει τους κινδύνους της συνεχούς εκφύλισης στα ενήλικα άτομα. Από την άλλη πλευρά, έχει παρατηρηθεί ότι η ικανότητα ενεργοποίησης της τελομεράσης συχνά επανακτάται στα καρκινικά κύτταρα.

Με άλλα λόγια, αυτός που σχεδίασε το ανθρώπινο σώμα, θέτει στον άνθρωπο το εξής δίλημμα: ή να διαλέξει μια ζωή συνεχούς εκφύλισης του οργανισμού που οδηγεί στο θάνατο από γηρατειά, ή να διαλέξει μια ζωή κατά την οποία θα παραμείνει νέος για ένα εύλογο χρονικό διάστημα και θα πεθάνει από καρκίνο.

Δεν γίνεται να πετύχει και τα δύο μαζί.

Γιατί η τελομεράση, από τη μια μεριά μπορεί να αναστρέψει τη διαδικασία γήρανσης, από την άλλη όμως μεριά η αυξημένη παρουσία της στον οργανισμό ευνοεί την ανάπτυξη καρκινικών όγκων. Το κύτταρο αντί να διαιρεθεί σε δύο κύτταρα, με την τελομεράση μπορεί να διαιρεθεί σε οκτώ ή δεκάξι, δημιουργώντας έτσι έναν όγκο.

Οι έρευνες έχουν δείξει ότι η τελομεράση εμπλέκεται στη δραστηριότητα της ανάπτυξης καρκινικών κυττάρων και στο 90% των καρκινικών όγκων.

Αυτό το πρόβλημα αγωνίζονται τώρα να λύσουν οι επιστήμονες, προσπαθώντας να βρουν το βέλτιστο επίπεδο αύξησης της τελομεράσης που θα επιβραδύνει τη διαδικασία γήρανσης, χωρίς να κινδυνεύει ο οργανισμός να πάθει καρκίνο.
ν

Η δίαιτα της τελομεράσης

Ο καθηγητής Ντιν Όρνις (Dean Ornish) και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Προληπτικής Ιατρικής στο Σοσαλίτο της Καλιφόρνιας, πραγματοποίησαν μια έρευνα για να διαπιστώσουν εάν κατά τη διάρκεια δραστικών αλλαγών στον τρόπο ζωής, θα προκαλείτο αύξηση της δράσης της τελομεράσης σε περιφερικά μονοπύρηνα κύτταρα (PBMC).

Οι 24 συμμετέχοντες έλαβαν μια δίαιτα πλούσια σε φρούτα και λαχανικά, συμπληρώματα βιταμινών και λιπαρά Ωμέγα-3 ψαριών και ακολούθησαν ένα πρόγραμμα άσκησης που περιλάμβανε γυμναστική, έλεγχο του στρες, τεχνικές χαλάρωσης, όπως ο διαλογισμός, και ασκήσεις αναπνοής.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature, έδειξαν αύξηση της τελομεράσης κατά 29% κατά μέσο όρο.

Αυτό σημαίνει ότι η συχνή άσκηση, η υγιεινή διατροφή και ο διαλογισμός μπορούν να συνεισφέρουν στην βέλτιστη αύξηση των επιπέδων της τελομεράσης, που πιστεύεται ότι προστατεύει από την κυτταρική γήρανση αλλά και τον καρκίνο.

Είναι σημαντικό επίσης να αναφερθεί ότι η αύξηση της τελομεράσης συνδέθηκε και με μείωση της «κακής χοληστερίνης» LDL καθώς και με μείωση της ψυχικής κόπωσης.
ν

Στα άκρα κάθε χρωμοσώματος, σαν προστατευτικά καλύμματα, υπάρχουν τα τελομερή . Image: Supplied
ν

Το υπερ-ένζυμο, λοιπόν, της τελομεράσης κρύβει μέσα του δύο πολύτιμα μυστικά: το μυστικό της αντιγήρανσης, αλλά και το μυστικό για την ανάπτυξη νέων θεραπειών εναντίον του καρκίνου.
ν

Ενθαρρυντικά αποτελέσματα

Στη μελέτη τους με τίτλο “Cryo-EM structure of substrate-bound human telomerase holoenzyme”, οι επιστήμονες αναφέρουν ότι είναι σε θέση να επιβραδύνουν τη γήρανση, αφαιρώντας κάθε χρόνο από την ηλικία από 0-3 έτη!

Όταν τα τελομερή σε ένα κύτταρο γίνονται μικρότερα, το κύτταρο εισέρχεται στην τοξική κατάσταση που ονομάζεται “γήρανση”. Αν αυτά τα γηρασμένα κύτταρα δεν εκκαθαριστούν από το ανοσοποιητικό σύστημα, αρχίζουν να υπονομεύουν τη λειτουργία των ιστών στους οποίους κατοικούν.

Εδώ και χιλιετίες, οι άνθρωποι έχουν αντιληφθεί αυτή τη σταδιακή παρακμή στη λειτουργία των ιστών που επέρχεται με την πάροδο του χρόνου, χωρίς να μπορούν να κατανοήσουν τι την προκαλεί. Απλά αποκαλούν το φαινόμενο «γήρανση» και συμβιβάζονται μαζί του.

Οι επιστήμονες μπορούν τώρα να επέμβουν στα τελομερή, εισάγοντας τελομεράση –το εξειδικευμένο ένζυμο επιδιόρθωσης των τελομερών– σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος αποτελείται από την πρωτεΐνη που ονομάζεται TERT και μπορεί να κάνει την αντιγραφή. Το δεύτερο συστατικό της τελομεράσης ονομάζεται TR (hTR) και είναι ένα μικρό κομμάτι RNA το οποίο δρα ως πρότυπο.

Μαζί τα δύο αυτά συστατικά επιτρέπουν στην τελομεράση να αντιγράψει το πρότυπο του τελομερούς. Κάθε ανθρώπινο τελομερές αποτελείται περίπου από 3.000 αντίγραφα της ακολουθίας του DNA “TTAGGG”. Η ακολουθία TTAGGG καθορίζεται και διατηρείται από την τελομεράση.

Όπως είπαμε πιο πριν, η παραγωγή του TERT (Telomerase reverse transcriptase) καταστέλλεται στους ανθρώπινους ιστούς στα ενήλικα άτομα, με εξαίρεση το σπέρμα, τα γυναικεία ωάρια και ορισμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που πρέπει να παραμείνουν ενεργά.

ν

ν

Ελιξίριο της νεότητας;

Και ενώ η νέα μελέτη είναι εξαιρετικά ελπιδοφόρα επειδή, γνωρίζοντας τη δομή της τελομεράσης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μοντέλα υπολογιστών για να εντοπίσουμε τους πιο ελπιδοφόρους ενεργοποιητές και αναστολείς και στη συνέχεια να τους δοκιμάσουμε για να βρούμε ποιοι είναι οι πιο αποτελεσματικοί, στο διαδίκτυο άρχισαν να πωλούνται διάφορα σκευάσματα ως ελιξίρια της νεότητας.

Ένα από αυτά είναι το TA-65 (Cycloastragenol) – ένα φυσικό προϊόν που έχει αποδειχτεί πειραματικά ότι επιμηκύνει τα τελομερή, ενώ ισχυρίζεται ότι προστατεύει από την ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας (απώλεια όρασης) στα αρχικά στάδια.

Θα πρέπει ωστόσο να είναι κάποιος επιφυλακτικός και να ακολουθεί έναν πιο φυσικό τρόπο ζωής, έως ότου ολοκληρωθεί η έρευνα. Οι επιστήμονες προσπαθούν σε πρώτη φάση να αυξήσουν το προσδόκιμο ζωής κατά 20%.

Υπάρχουν βέβαια και άλλοι επιβαρυντικοί παράγοντες που γερνούν τον οργανισμό, όπως είναι η συσσώρευση βλαβερών πρωτεϊνών.

Αλλά εάν κατορθώσαμε να σταματήσουμε το είδος της γήρανσης που προκαλείται από τα γηρασμένα κύτταρα με ενεργοποίηση της τελομεράσης, θα μπορούσαμε να ξεκινήσουμε να αφιερώνουμε όλες τις προσπάθειές μας για την αντιμετώπιση των υπόλοιπων διαδικασιών γήρανσης. Υπάρχει κάθε λόγος να είμαστε αισιόδοξοι ότι σύντομα θα ζούμε πολύ πιο υγιείς ζωές από ό,τι σήμερα.
ν

Πηγή: The Conversation

 

---