Teloméry

Teloméry sú vlastne biomarkery, ktoré určujú náš biologický vek. Tvoria koncové časti chromozómov a zaisťujú, aby DNA ( deoxyribonukleová kyselina ) pri delení ostala neporušená. Ide o kľúčové štruktúry chromozómu. Umožňujú správnu replikáciu chromozómu počas delenia buniek. Sú tvorené sériou až 2000 opakujúcich sa nukleotidov 5-TTAGGG-3 umiestnených na koncoch chromozómov, ktoré zachovávajú štrukturálnu stabilitu chromozómu. Kapacita bunky deliť sa koreluje s reguláciou dĺžky telomér. Nadmerné predĺženie alebo skrátenie dĺžky telomér môže viesť ku komplikáciam ako je napríklad rakovina alebo predčasné starnutie. Novorodenci majú teloméry v dĺžke približne od 8 000 do 13 000 párov. Tento počet má tendenciu každoročne klesať o približne 20 - 40 párov. Napríklad 40 ročný človek by mohol stratiť až 1 600 párov zo svojich telomér. Podľa dĺžky telomér sa teda dá určiť biologický vek človeka, ktorý môže byť úplne odlišný od nominálneho. Aby svoju funkciu plnili čo najdlhšie, viažu sa so špecifickými proteínmi - telomerázami, ktoré ich chránia pred degradačnými a reparačnými enzýmami. Dĺžka telomér a množstvo telomerázy úzko súvisí s bunkovým cyklom a replikatívnym starnutím . Zakaždým, keď sa bunka delí, jej teloméry sa skracujú. Po rokoch skracovania sú teloméry príliš krátke a delenie sa zastaví. V tomto bode sa bunky nedokážu už ďalej deliť a stávajú sa neaktívnymi alebo umierajú. Teloméry chráni aj proteínový komplex Shelterín, tiež nazývaný telozóm, a reguluje aj aktivitu telomerázy.

Ako už bolo spomenuté schopnosť buniek deliť sa je obmedzená. S postupujúcim počtom bunkových delení sú v bunkových kultúrach viditeľné morfologické, biochemické a molekulárne zmeny súvisiace s procesom starnutia. Po určitom počte cyklov sa bunky, napr. ľudské fibroblasty (najčastejšie používaný bunkový model "normálnych" buniek), prestávajú deliť, aj keď kultivačné médium zaisťuje všetky potrebné živiny. Obmedzenie počtu bunkových cyklov je podstatou tzv. replikatívneho starnutia (senescencie), ktoré následne vedie k zástave bunkového cyklu. Bunky však nemusia po zástave replikácie odumierať, môžu v bunkovej kultúre pri pravidelnej výmene kultivačného média v tomto štádiu zotrvať aj niekoľko rokov.

Obmedzenie bunkovej proliferácie in vitro sa nazýva Hayflickov limit . Ľudské bunky môžu priemerne prekonať in vitro asi 50 bunkových cyklov. Na rozdiel od bunkových línií odvodených od normálnych buniek je možné nádorové bunky kultivovať neobmedzene dlho. Klasickým príkladom je línia buniek karcinómu krčka maternice ( HeLa ), ktorá je udržiavaná viac ako 50 rokov.

Ukázalo sa, že na dĺžku telomér vplývajú aj epigenetické faktory prenášané po generáciach. Napríklad aj vek otca pri narodení potomstva má vplyv na dĺžku telomér. Epigenetické aspekty dedičnosti dĺžky telomér môžu byť do značnej miery ovplyvnené mužskými gamétami, pretože progenitorové bunky vajíčok podstupujú oveľa menej delení za generáciu v porovnaní s progenitorovými bunkami spermií, ktoré sa delia počas celého života muža. Dĺžka telomér sa môže podieľať na vzniku rakoviny kože, hoci účinok na riziko rakoviny sa líši pre melanómové a nemelanómové karcinómy. Zistenia naznačujú, že väčšia dĺžka telomér je pozitívne spojená s melanómom, zatiaľ čo nepriamo súvisí s SCC a BCC ( nemetastazukjúce typy rakoviny kože ).

Intenzívne sa študuje vzťah dlžky telomér v prípade depresie, stresu, postraumatických porúch atď. Bola meraná dlžka telomér na vzorke skoro 114 000 psychiatrických pacientov, kde uvedené vplyvy majú negativný efekt na dĺžku telomér. Tak isto sa zdá, že pľúca sú jedným z orgánov najcitlivejších na krátku dĺžku telomér a je to spojené s chorobami ako je idiopatická pľúcna fibróza, astma a inými pľúcnymi patológiami. Naopak krátke teloméry chránia pred určitými druhmi rakoviny a rizikovými faktormi pre iné typy rakoviny a sekulárny trend v počiatočnej dĺžke telomér môže ovplyvniť frekvenciu týchto ochorení. Mnohé environmentálne vplyvy, o ktorých je známe, že ovplyvňujú teloméry, sú výsledkom aj priemyselného znečistenia.