ارتباط طول عمر و تلومرها - وبلاگ آپ

به گزارش وبلاگ آپ، پیری یک پدیده طبیعی چند عاملی است، که به عوامل مختلف ژنتیکی و محیطی بستگی دارد. یکی از عوامل ژنتیکی که بر سرعت پیری و طول عمر یک موجود زنده تأثیر می گذارد، طول تلومرهایی است که در انتهای کروموزوم های خطی قرار دارند.

تألیف و ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری

منبع:راسخون

پیری یک پدیده طبیعی چند عاملی است، که به عوامل مختلف ژنتیکی و محیطی بستگی دارد. یکی از عوامل ژنتیکی که بر سرعت پیری و طول عمر یک موجود زنده تأثیر می گذارد، طول تلومرهایی است که در انتهای کروموزوم های خطی قرار دارند.

افراد با تلومرهای کوتاهتر در مقایسه با آن هایی که تلومرهای بلندتری دارند، بیشتر مستعد ابتلا به بیماری ها هستند، و طول عمر کوتاهتری دارند.

آیا ممکن است؟

بعضی آزمایشگاه های مدرن و پیش رفته ادعا می نمایند که می توانند سن زیستی شما را تخمین زده و پیش بینی نمایند. برای این که بدانید تا چه زمانی قادر به زندگی خواهید بود، تنها کاری که باید انجام دهید تهیه 5 میلی لیتر خون و 500 - 700 دلار پول به همراه 4 - 5 هفته زمان است.

پیر شدن و طول عمر برای محققان مختلف یک معما بوده است و هم چنان به صورت یک معما به جای مانده است. فرآیند پیر شدن به عوامل مختلفی بستگی دارد، که شامل آسیب DNA در اثر استرس اکسیداتیو، عوامل محیطی، سن حقیقی و تقویمی، و ریسک فاکتورها (عوامل خطر)، مانند روی دادهای ناگوار و غیره می باشد. به نظر می رسد علاوه بر این عوامل، ساختارهای خاصی که نقش اصلی را در فرآیند پیری به عهده دارند تلومرها می باشند.

تلومرها ساختارهای تخصص یافته ای هستند که در انتهای کروموزوم های خطی قرار دارند. این ساختارها از کروموزوم ها محافظت می نمایند و سبب پایداری مولکول DNA خطی می شوند. کاهش طول این تلومرها در طی فرایند پیری مشاهده شده است.

این گزارش، اطلاعاتی درباره تلومرازها و نقش آن ها به اسم ساعت های مولکولی و هم ارتباط آن ها با پیری و طول عمر در انسان ها ارائه می دهد.

تلومرها چه ساختارهایی هستند؟

تلومرها مجموعه ای از توالی های خاص تکرارشونده DNA هستند که رمز گذاری نشده اند (رو نویسی نمی شوند و پروتئین سنتز نمی نمایند) و در انتهای کروموزوم های خطی قرار دارند. آن ها نوعی پوشش محافظتی بر روی کروموزوم ها تشکیل می دهند و مشابه انتهای پلاستیکی بندهای کفش هستند.

انتهای جدا شده کروموزوم ها خاصیت چسبندگی دارند و تمایل به اتصال به دیگر کروموزم ها دارند و به این ترتیب موجب افزایش نا هنجاری های ژنتیکی می شوند. توالی های تکرار شونده تلومری موجب پایداری کروموزوم های خطی می شوند و از برخورد و اتصال به کروموزم دیگر جلو گیری می نماید.

تقریباً تمام تلومرها در یک رشته توالی عمومی از Cn(A/T)m {که در آن n>1 و m=1-4 است} دارند، در حالی که در رشته دیگر یک انتهای برآمده با توالی عمومی Gn(T/A)m دارند. این توالی ها در بیشتر سلول های یوکاریوتی و هم انواع خاصی از موجودات پروکاریوتی که کروموزوم خطی دارند، وجود دارد. در ستون فقرات، تلومرها از چندین تکرار توالی 5-TTAGGG-3 تشکیل شده اند.

تلومراز مانند بمب ساعتی ژنتیکی هستند.

فرآیند تکثیر DNA در یوکاریوت ها از قسمت های مختلف مولکول DNA آغاز می گردد. سنتز DNAنو به وسیله رشته راهنمایی نماینده - که دائماً سنتز و فراوری می گردد (در مقابل رشته الگوی 3→5 سنتز می گردد و به صورت ممتد و در جهت 5→3 به پیش می رود) - و رشته ی پیرو - که به وسیله سنتز نا پیوسته DNA تعریف می گردد (در مقابل رشته 5→3 سنتز می گردد و به صورت قطعات نا پیوسته به نام قطعات اکازاکی در جهت 5→3 از منطقه ای جلوتر سنتز شده و بعداً این قطعات به یک دیگر متصل می شوند تا رشته کامل را به وجود آورند)، انجام می گیرد. آنزیمی که در سنتز DNA دخیل است، به قطعه ای از RNA که پرایمر RNA نامیده می گردد، برای آغاز سنتز احتیاج دارد. در نتیجه، قسمتی از انتهای 3 از رشته پیرو بدون رو نویسی و تکثیر باقی می ماند.

دستگاه فتوکپی را تصور کنید که از متن شما نسخه های عالی تهیه می نماید اما همواره از خط دوم هر صفحه آغاز و یک خط به آخر مانده تمام می نماید

-ژنوم: زندگی نامه یک گونه در 23 فصل (نویسنده مت رایدلی)

این مسئله به اسم مسئله ای در خاتمه فرآیند رو نویسی و تکثیر معروف است و ممکن است باعث از دست رفتن اطلاعات ژنتیکی که در بخش انتهایی مولکول قرار گرفته است، گردد.

حضور تلومرها در انتهای کروموزوم ها مانع از دست رفتن اطلاعات در بخش انتهایی کروموزوم ها می گردد. در طی هر دوره رو نویسی و همچون سازی که رخ می دهد، هنگامی که یک سلول به دو سلول نو تقسیم می گردد، قسمتی از این توالی تلومری بدون این که رو نویسی و تکثیر گردد، باقی می ماند و به سلول های نو منتقل نمی گردد. در نتیجه، با هر تقسیم سلولی، طول تلومر کوتاه و کوتاه تر می گردد - پدیده ای که کوتاه شدن طول تلومر نامیده می گردد.

تلومرها و پیری

پس از تقسیم های متوالی در طول مدت زمان معین، کل ناحیه تلومری از دست می رود، و سلول ها پیر می شوند. پس، تلومرها به اسم ساعت مولکولی یا بمب ساعتی ژنتیکی عمل می نمایند و مانع فنا نا پذیری و نا میرایی سلول ها می شوند. این پدیده طبیعی جالب توجه که سلول می تواند به تعداد دفعات محدودی تقسیم گردد، اولین بار به وسیله لئونارد هایفلیک در سلول های طبیعی انسان و حیوان مشاهده شد. او نشان داد که سلول های طبیعی جنین انسان، در محیط کشت، می توانند تنها 40 - 60 بار تقسیم شوند، و پس از آن سلول ها پیر می شوند. او پیشنهاد داد که پیری سلولی به این طریق رخ می دهد و نقش حیاتی در فرآیند فیزیکی پیر شدن ایفا می نماید.

هرچند کوتاه شدن طول تلومر با پیری در ارتباط بوده است، اما هنوز کاملاً معین نیست آیا این کاهش طول سبب پیری می گردد یا این کوتاه شدن یکی از علایم پیری، مانند شل شدن و از بین رفتن الاستیسیته پوست و خاکستری شدن مو و غیره است. با این حال، مطالعات نشان داده اند که ارتباط معنا داری میان تلومر و طول عمر و هم چنین شیوع بیماری های در انسان ها وجود دارد.

در طی یک مطالعه و پژوهش که به وسیله ریچارد کتون (از دانشگاه اوتا در ایالات متحده) انجام شد، گروهی از افراد بر اساس میانه طول تلومر میزان گیری شده با استفاده از سلول های خونی، به دو گروه تقسیم شدند. نتیجه ای که به دست آمد این بود که گروهی از افراد که تلومر بلندتر داشتند 5 سال بیشتر از گروه افرادی با تلومر کوتاهتر زندگی کردند. هم چنین مشاهده شد که در میان افراد بالای 60 سال، آن هایی که تلومر کوتاه تر داشتند 6 برابر بیشتر در معرض مرگ بر اثر بیماری های قلبی و 8 برابر بیشتر در معرض خطر ابتلا به عفونت های کشنده بودند.

آیا می توانیم فرآیند پیری را معکوس کنیم؟

اگر چه بیشتر سلول ها در بدن افراد طول عمر ثابتی دارند، اما گروه کوچکی از سلول ها وجود دارد که دارای قدرت نا میرایی هستند. این نا میرایی به علت فعالیت آنزیم ریبونوکلئو پروتئین است که تلومراز نامیده می گردد، که می تواند توالی های تلومری را که در انتهای کروموزوم ها قرار دارند، بسازد و حفظ کند. این آنزیم در تمام سلول های جوان وجود دارد، اما میزان آن در پی تقسیم های سلولی مکرر کاهش می یابد. در خصوص سلول های نا میرا، مانند سلول های تخمک و اسپرم و هم بعضی سلول های ایمنی، فعالیت تلومراز ثابت باقی می ماند.

بنا بر این، آیا تنها فعال کردن این آنزیم در تمام سلول ها می تواند فرآیند پیری را معکوس یا متوقف کند؟ یک گروه از دانشمندان در دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون موش هایی فراوری کردند که به وسیله مهندسی ژنتیک دست کاری شده و فعالیت تلومراز در آن ها را تغییر داده بودند. این موش ها می توانستند رشد نمایند و بالغ شوند، و سپس این آنزیم برای یک ماه فعال می شد. آن ها مشاهده کردند که موش ها سریع پیر شدند، اما هنگامی که فعالیت آنزیم در سن بزرگ سالی و بلوغ آن ها دو باره باز یابی شد، اثرات پیری معکوس شدند.

هر چند دانشمندان اثر فعال شدن تلومراز را در موش های طبیعی آزمایش نکردند، و در عوض، پیری غیر طبیعی موش ها را آنالیز کردند، نتیجه قابل توجه به دست آمده از این آزمایش این واقعیت بود که علایم پیری می تواند معکوس گردد. این نتیجه پس از پونس دولئون کاوشگر، کسی که به جستجوی چشمه جوانی پرداخت، به اثر تقریبی پونس دولئون نام گذاری شد، هرچند این مفهوم در انسان ها احتیاجمند تأیید به جای مانده است و هنوز روی انسان ها آزمایش نشده است.

فعالیت مستمر تلومراز در گروهی از سلول های مهلک نا میرا هم دیده می گردد - سلول های سرطانی. تلومرهای کوتاه شده و پایدار در انواع مختلفی از سرطان ها یافت می شوند. بنا بر این، فعال شدن تلومراز برای معکوس کردن فرایند پیری همراه با خطر بزرگی است که احتیاج است آن را هم ارز یابی کرد.

آزمایش بر روی خون برای پیش بینی طول عمر

مشاهده شده است که طول دقیق تلومر در میان افراد در سن مشابه فرق دارد. دانشمندان ادعا می نمایند که میزان گیری طول تلومر می تواند پیش زمینه ذهنی برای پیش بینی سن زیستی یک فرد ارائه کند. شرکت هایی مانند طول عمر (در اسپانیا)، شرکت سهامی رسمی سلامت تلوم (ایالات متحده) و آزمایشگاه های اسپکتراسل (ایالات متحده) به وسیله آزمایش بر روی خون میانه طول تلومر را میزان می گیرند و ادعا می نمایند که می توانند از این طریق سن زیستی را پیش بینی نمایند. اگر چه پیش بینی طول عمر ما هم چنان برای ما سؤال بر انگیز است، اما این آزمایشات ثابت می نمایند که برای دانستن سطح سلامتی یک فرد مفید هستند و نشان می دهند فرد با چه سرعتی در حال پیر شدن است و خطر ابتلای بیماری ها و اختلالات خاص در او چه قدر بالا است. این چنین تجزیه و تحلیل هایی می توانند مانند زنگ هشداری باشند برای این که از سبک زندگی سالم خود مطمئن شویم و به راه کارهایی برای به دست آوردن طول عمر بیشتر روی بیاوریم.منبع: راسخون