Содержание
Все клетки имеют запрограммированную продолжительность жизни, в течение которой они синтезируются, размножаются и в конечном итоге подвергаются апоптозу (гибели клеток), когда они больше не функционируют.Часто бывает полезно думать о клеточной репликации как о старомодной фотокопировальной машине: чем больше клетка копирует себя, тем более размытым и искаженным становится изображение. Со временем генетический материал клетки (ДНК) начинает разрушаться, и сама клетка становится бледной копией оригинала. Когда это происходит, запрограммированная смерть клетки позволяет новой клетке захватить власть и поддерживать работу систем.
Количество раз, которое может делиться клетка, ограничено явлением, известным как предел Хейфлика. Это описывает действие, посредством которого процесс деления (известный как митоз) постепенно разрушает генетический материал, в частности, часть ДНК, называемую теломерой.
Предел Хейфлика диктует, что средняя клетка будет делиться от 50 до 70 раз до апоптоза.
Понимание теломер
Хромосомы - это нитевидные структуры, расположенные внутри ядра клетки. Каждая хромосома состоит из белка и одной молекулы ДНК.
На каждом конце хромосомы есть теломеры, которые люди часто сравнивают с пластиковыми кончиками шнурков. Теломеры важны, потому что они предотвращают расхождение хромосом, слипание друг с другом или слияние в кольцо.
Каждый раз, когда клетка делится, двухцепочечная ДНК разделяется, чтобы скопировать генетическую информацию. Когда это происходит, кодирование ДНК дублируется, но не теломеры. Когда копирование завершено и начинается митоз, место, где клетка разрывается, оказывается на теломере.
Таким образом, с каждым поколением клеток теломеры становятся все короче и короче, пока не перестанут поддерживать целостность хромосомы. Именно тогда происходит апоптоз.
Связь теломер со старением и раком
Ученые могут использовать длину теломер, чтобы определить возраст клетки и количество оставшихся реплик. По мере замедления клеточного деления происходит прогрессирующее ухудшение, известное как старение, которое мы обычно называем старением. Клеточное старение объясняет, почему наши органы и ткани начинают изменяться с возрастом. В конце концов, все наши клетки «смертны» и подвержены старению.
Все, кроме одного. Раковые клетки - это тот тип клеток, который действительно можно считать «бессмертным». В отличие от нормальных клеток, раковые клетки не подвергаются запрограммированной гибели клеток, но могут продолжать размножаться без конца.
Это само по себе нарушает баланс клеточной репликации в организме. Если одному типу клеток позволено бесконтрольно реплицироваться, он может вытеснить все другие и подорвать ключевые биологические функции. Вот что происходит с раком, и почему эти «бессмертные» клетки могут вызывать болезни и смерть.
Считается, что рак возникает из-за того, что генетическая мутация может вызвать выработку фермента, известного как теломераза, который предотвращает укорочение теломер.
В то время как каждая клетка в организме имеет генетическую кодировку для производства теломеразы, она действительно нужна только некоторым клеткам. Например, сперматозоидам необходимо отключить укорочение теломер, чтобы сделать более 50 копий самих себя; в противном случае беременность могла бы никогда не наступить.
Если генетический сбой непреднамеренно включает производство теломеразы, это может привести к размножению аномальных клеток и образованию опухолей. Считается, что по мере того, как ожидаемая продолжительность жизни продолжает расти, шансы на это не только возрастут, но и в конечном итоге станут неизбежными.