Короткие теломеры. 
Теломерный механизм клеточного старения

Известно, что теломеры окружают специальные белки, обеспечивающие их работу и участвующие в их построении. Доказано, что для нормальной работы каждая линейная ДНК имеет две теломеры, по одно на каждый конец.

Строение хромосомы .

Анализ длины теломерных повторов показал, что соматические клетки теряют от 50 до 200 нуклеотидов во время каждого клеточного деления. Доказано, что в процессе старения снижается способность клетки к самовоспроизведению. По мере укорачивания теломер область гетерохроматина включает в себя все больше субтеломерной ДНК. Включение в эту область генасупрессора приводит к запуску механизма клеточного старения. Теломеры предотвращают рекомбинацию и позволяют концам хромосом присоединяться к ядерной оболочке, выполняя ряд клеточных функций, и выступают в роли буфера, тем самым защищая гены от потери при каждом цикле репликации ДНК. Научно установлено участие теломер в стабилизации линейных эукариотических хромосом путем элонгации и кэпирования. Теломеры координально отличаются от концов разорванных хромосом. Лишенные теломер хромосомы вследствие разрывов, сливаются изменяясь и перестают выполнять свои функции. В результате, разрывы хромосом вызывают задержку в клеточном цикле и подвергаются репарации, что приводит к лигированию с другими хромосомными фрагментами. Количество появления измененных хромосом резко повышается по мере уменьшения теломер в процессе концевой недорепликации стареющих клеток. Эти хромосомы рвутся в последующем митотическом цикле и это приводит к активации белка р53, запускающего ряд реакций в ответ на повреждение ДНК с последующей суперэкспрессией белка р21, который может связываться с CDK2 и CDK4, понижая их активность, а это приводит к остановке клеточного цикла в Gl. Такие белки могут нейтрализовать митогенетическую активность ростовых факторов. Суперэкспрессия других белков также может приводить к неспособности пройти через Gl. Объединенные вместе эти механизмы нужны для того, чтобы обеспечить ограниченную продолжительность жизни клеток человека. Хотя последовательность TTAGGG присуща как примитивным организмам, так и высшим животным, размеры теломерных участков хромосом гетерогенны в разных клетках и тканях даже одного организма. Длина ДНК в теломерах хромосом человека варьирует? в клетках зародышевой линии составляет 10−15 т.п.о., а в лейкоцитах периферической крови? 5−12 т.п.о. Еще более ярко выраженными являются межвидовые различия в длине теломер от 50 п.о. в клетках жгутиковых до 50 т.п.о. у одного из видов мышей. У дрожжей длина теломер близка к 300 п.о.

Укорочение теломер при старинии фибробластов человека, происходит в клетках эпидермиса кожи, лейкоцитах периферической крови, эпителии слизистой оболочки толстого кишечника. Существует взаимосвязь между пролиферативной способностью клеток и длиной теломер. Клеточные соединения с короткими теломерами создают меньше удвоений по сравнению с соединениями, имеющими наиболее длинные теломеры.

Длина теломер является биологическим маркером старения соматической клетки человека. У одноклеточных и вирусов хромосомы имеют кольцевую форму, за счет этого не происходит недорепликации. Фибробласты больных прогерией Хатчинсона-Гилфорда имеют короткие теломеры и низкий потенциал клеточных делений. Теломеры ДНК сперматозоидов не укорачиваются с возрастом в связи с наличием механизма поддержания длины теломер в половых клетках. У больных синдромом Дауна наблюдается более высокая скорость потери длины теломер, взятых из лимфоцитов переферической крови, чем у здоровых доноров.(Альбертс Б.1994.).

За последние годы опубликованы результаты независимых научных исследований, в которых указывается на наличие связи между сокращением длины теломер и развитием ряда серьезных заболеваний, связанных с возрастом.

Таблица 3 — Заболевания, связанные с короткими теломерами