لماذا نتقدم في العمر: التيلوميرات

تصف سمات الشيخوخة تقصير التيلومير ، وهو الفقد التدريجي للغطاء الواقي لكروموسوماتنا ، وهو أحد عمليات الشيخوخة. يحد استنزاف التيلومير من عدد المرات التي يمكن أن تنقسم فيها خلايانا ، مما يؤدي ببطء إلى تضاؤل أعداد الخلايا في الأعضاء الحيوية. ترتبط التيلوميرات القصيرة للغاية أيضًا بعدد من الأمراض المرتبطة بالعمر بالإضافة إلى حالات مثل التليف الرئوي مجهول السبب.

إذن ، ما هي التيلوميرات؟

كل كروموسومات تخزن معلوماتنا الجينية لها غطاء واقي عند كل طرف يعرف باسم التيلومير ، وهو تسلسل DNA محدد يتكرر آلاف المرات. التسلسل له غرضان: أولاً ، يحمي مناطق الترميز الخاصة بالكروموسومات ويمنع تلفها ، وثانيًا ، يعمل كساعة تتحكم في عدد التكرارات التي يمكن أن تحدثها الخلية. يُعرف هذا الحد على تكاثر الخلايا البشرية باسم حد Hayflick ويسمى على اسم مكتشفها ، الدكتور ليونارد هايفليك. 

يُعتقد أن تقصير التيلوميرات بسبب الإجهاد التأكسدي وغيره من الضغوطات هو أحد عوامل تسعة أسباب تقدمنا في العمر وقد صنعنا مقطع فيديو حول هذا الموضوع يمكنك الاستمتاع بمشاهدته.

التيلوميرات هي أغطية واقية

الوظيفة الأولى بسيطة إلى حد ما. صُممت اللبنات الأساسية للحمض النووي بحيث تترابط مع بعضها البعض كجزء من وظيفتها ؛ قد يكون هذا مفيدًا جدًا ، لكن هذا أيضًا يجعلهم قادرين على الارتباط بجزيئات أخرى. هذا يمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة. يمكن أن يرتبط اثنان من الكروموسومات ببعضهما البعض ، أو يمكن للكروموسوم أن يرتبط بشيء آخر!

لحسن الحظ ، تمتلك خلايانا حلاً لهذه المشكلة: فهي تستخدم أغطية واقية على أطراف الكروموسومات لمنع حدوث ذلك. ترتبط هذه القبعات بالحمض النووي بنفس الطريقة التي ترتبط بها أزواج قواعد الحمض النووي ببعضها البعض. لذلك ، يجب أن تكون نهايات الكروموسومات متطابقة ؛ إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن كل كروموسوم سيحتاج إلى غطاء خاص به ، ويمكن أن تترك الطفرات في نهاية الجين الكروموسوم عرضة للتآكل. لذا ، لتجنب هذه المشكلة ، يحتوي الحمض النووي على تسلسل يشير فقط إلى نهاية الكروموسوم.

يمكن أن يغير تلف الحمض النووي تلقائيًا زوجًا أساسيًا إلى آخر. من المرجح أن يحدث هذا على الأطراف المكشوفة للكروموسوم بدلاً من الوسط ، وهو محمي بشكل أفضل. يصعب تحديد وإصلاح الضرر في مناطق التشفير لأن آلية الإصلاح يجب أن تعرف ما كان زوج القاعدة الأصلي.

لحسن الحظ ، فإن الضرر الذي يلحق بالمناطق غير المشفرة أقل خطورة إلى حد كبير ، ومع تكرار التسلسل ، يكون إصلاحه أسهل بكثير. كل ما تحتاجه الخلية في هذه الحالة هو أن تبحث عن إنزيم الإصلاح لترى ما إذا كان الضرر قريبًا من نهاية الكروموسوم ؛ إذا بدا التسلسل التالف في هذه المنطقة قريبًا من تسلسل التيلومير الطبيعي ، فإن إنزيم يسمى تيلوميراز يساعد في إصلاح التسلسل إلى حالته الطبيعية.

أخيرًا ، نظرًا لكيفية عمل تكرار الحمض النووي ، في كل مرة يتم نسخ الكروموسوم أثناء انقسام الخلية ، تكون النسخة أقصر قليلاً من الأصل. هذا يعني أنه إذا تم تقصير منطقة الترميز ، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف البروتين الناتج. لمنع هذا ، تعمل التيلوميرات كقسم يمكن التخلص منه من الكود يمكن إزالته دون تغيير الوظيفة أثناء انقسام الخلية.

التيلوميرات هي أيضًا ساعة

الوظيفة الثانية للتيلوميرات هي التصرف مثل "الساعة" ، وهذا أكثر تعقيدًا بعض الشيء. نظرًا لأن التيلوميرات تتكون ببساطة من كود متكرر ، فمن السهل إطالتها بعد تقصيرها عن طريق انقسام الخلية. ومع ذلك ، يحدث هذا فقط في البويضات والحيوانات المنوية ومعظم الخلايا الجذعية. الخلايا العادية لا تحل محل ما فقد. هذا يعني أنه في الخلايا الطبيعية ، تصبح التيلوميرات أقصر وأقصر مع كل انقسام خلوي لاحق. بمجرد أن تصل التيلوميرات إلى طول قصير للغاية ، تتوقف الخلية عن الانقسام وتدخل في الشيخوخة الخلوية ، وتكون جاهزة للتخلص منها بواسطة الجهاز المناعي.

بمرور الوقت ، يعني هذا أن احتياطياتنا من الخلايا الصحية المنقسمة تتضاءل ، مما يؤدي إلى ضعف وظيفة الأنسجة والأعضاء بشكل متزايد ، حيث يوجد عدد أقل من الخلايا لتحل محل الخلايا التي توقفت عن الانقسام. يتحد مع بعض الخلايا التي تصاب بالشيخوخة ولكنها تتجنب موت الخلايا المبرمج ، وهو شكل من أشكال موت الخلايا المبرمج ، والتخلص من الجهاز المناعي. كل هذا يضيف إلى قصة تزداد سوءًا في إصلاح الأنسجة وصيانتها مع تقدمنا في العمر. الأمر الذي يطرح السؤال التالي: لماذا لا تستمر كل الخلايا في الانقسام إلى أجل غير مسمى؟

الجواب هو أن هذا على الأرجح إجراء وقائي للوقاية من السرطان. نظرًا لأن التيلوميرات تعمل كـ "ساعة" ، فإن تقييد الخلايا بعدد محدد من المضاعفات ، فإن الخلايا المسنة والتي يحتمل أن تتضرر / تحوَّر تقل احتمالية استمرار تكاثر المزيد من الخلايا الطافرة. يمكن أن تكون الطفرات غير ضارة ، ولكنها قد تكون أيضًا الخطوة الأولى على الطريق إلى أن تصبح الخلية سرطانية. تنقسم الخلايا السرطانية عدة مرات أكثر من الخلايا العادية ، بعد أن فقدت التحكم في التكاثر بسبب الطفرة ، لذا فإن وجود نظام يحافظ على ذلك تحت السيطرة أمر جيد. من المحتمل أن يكون معدل الإصابة بالسرطان أعلى بكثير لو لم يكن هذا النظام موجودًا.

الخلاصة

من المعروف أن عوامل نمط الحياة ، مثل النظام الغذائي الصحي وممارسة الرياضة ، يمكن أن تقلل من معدل فقدان التيلومير. من ناحية أخرى ، يمكن لاختيارات نمط الحياة السيئة ، مثل النظام الغذائي السيئ ونمط الحياة المستقرة والضغط ، أن تسرع من فقدان التيلومير.

يدرس بعض الباحثين أيضًا طرقًا لتوسيع التيلوميرات باستخدام تنشيط التيلوميراز ، على الرغم من أن البعض الآخر يعتقد أنه من المنطقي استبدال مخزون الخلايا الجذعية وإزالة الخلايا الشائخة ، والحفاظ على إمداد الخلايا الجديدة متاحًا بدلاً من محاولة الحفاظ على عمل الخلايا المسنة والتي يحتمل أن تتطور. ومع ذلك ، فإن العلاجات التي يمكنها استعادة التيلوميرات بنجاح في مجموعات خلايا مستهدفة محددة قد تكون مفيدة للأمراض التي تؤثر بشكل مباشر على التيلوميرات وقد تعزز التئام الجروح من الإصابات الرضحية.

ومع ذلك ، أ يذاكر كشف باحثون في معهد سالك عن طريقة محتملة لحل هذه المشكلة [2]. لقد استخدموا عوامل إعادة البرمجة من أجل "إعادة ضبط" السمة المميزة للتغييرات اللاجينية في الفئران ، وبذلك أعادوا ضبط التيلوميرات ، وجعلها أطول. لذلك ، قد يكون من الممكن محو الذاكرة اللاجينية للخلية بهذه الطريقة لجعلها أصغر وظيفيًا مرة أخرى ، وبالتالي إصلاح جزء كبير من تلفها. تشبه هذه التقنية الطريقة التي يصنع بها العلماء خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات في المختبر ، والتي تتضمن إعادة ضبط عمر الخلايا عن طريق إزالة العلامات اللاجينية