ارتباط تلومر و طول عمر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
عکس نشان‌دهنده تلومرها (بخش‌های دارای تابش فلورسنس) که در انتهای کوروموزوم‌ها قرار دارد.

ارتباط تلومر و طول عمر (به انگلیسی: Telomere and Longevity) و تغییر طول تلومرها یکی از زمینه‌های جدید، تحقیقاتی پیرامون افزایش طول عمر انسان و حتی جاودانگی بشری است.[۱][۲] تلومرهای توالی‌هایی در انتهای کروموزوم‌ها هستند که با هر تقسیم سلولی کوتاه‌تر شده و میزان عمر سلول‌ها را تعیین می‌کنند.[۳] تلومر اولین بار توسط هرمان جوزف مولر، زیست-ژنتیک‌شناس در اوایل قرن بیستم کشف شد.[۴] اما آزمایش‌های الیزابت بلکبرن، کارول گریدر و جک شوستاک در دهه ۱۹۸۰ که منجر به کشف موفقیت‌آمیز تلومراز، (آنزیمی که مسئول حفظ طول تلومر است) شد، مهم ترین تاثیرات را بر این حوزه گذاشت. تلومرها نقش‌های اساسی را در ثبات و کنترل تقسیم سلولی ایفا می‌کنند،[۵][۶][۷] همچنین از کروموزوم‌ها در برابر زوال و همجوشی با کروموزوم‌های همسایه محافظت[۸] و به عنوان یک منطقه بافر عمل کرده و مانع از دست رفتن اطلاعات ژنتیکی ضروری در طول تقسیم سلولی می‌شوند.[۹]

پیش‌بینی می‌شود شناخت روش‌هایی برای افزایش طول تلومرهای سلولی (به خصوص سلول‌های بنیادی و شبه بنیادی که بازسازی و ساخت مجدد بافت‌های مختلف بدن را کنترل می‌کنند) مسیر را برای افزایش طول عمر انسان فراهم آورد و مطالعه تلومرها از مهم‌ترین زمینه‌های تحقیقات در رابطه با پیری است.[۱۰][۱۱] بررسی مکانیسم‌های حفظ تلومرازی، پاکسازی سلولی (سلول‌های پیر که در بافت‌های انباشت می‌شوند و در مواردی سرطان و التهاب را پدیدمی‌آورند) و تولید سلول‌های نو در جاندارانی با طول عمر بسیار، مانند برخی از گونه‌های گیاهی، اهمیت بسیار دارد.[۱][۱۲] با این حال این ایده با چالش‌های اساسی همچون افزایش ابتلا به سرطان، مشکلات سیستم ایمنی و پیامدهای بلند مدت ناخواسته روبه‌رو است.[۱][۲][۱۱][۱۳]

وظایف تلومرها و تلومراز[ویرایش]

مقالهٔ اصلی: تلومر § کارکرد تلومر

در اوایل دهه ۱۹۷۰، نظریه‌پرداز شوروی، الکسی اولوونیکوف، برای اولین بار تشخیص داد که کروموزوم‌ها نمی‌توانند به‌طور کامل انتهای خود را تکرار کنند. این مشکل به عنوان «مشکل تکثیر انتهایی» شناخته می‌شود.[۱۴] اولوونیکوف با تکیه بر این یافته و ایده لئونارد هایفلیک در مورد تقسیم سلول‌های سوماتیک، پیشنهاد کرد هر بار که سلول تکثیر می‌شود، بخش‌هایی از توالی‌های DNA از بین می‌روند و در مقطعی این از بین رفتن به نقطه بحرانی رسیده و تقسیم سلولی به پایان می‌رسد.[۵][۶][۷] بر اساس تئوری «مارژینوتومی» او، توالی‌هایی در انتهای DNA (تلومرها) که به صورت تکرارهایی پشت سر وجود دارند، محدوده بافری را ایجاد و تعداد تقسیم‌های ممکن برای یک سلول خاص را تعیین می‌کنند.[۹] علاوه بر این، پیش‌بینی می‌شود که یک DNA پلیمراز تخصصی (که به نام تاندم-DNA-پلیمراز نامیده می‌شود) می‌تواند تلومرها را در بافت‌های جاودانه مانند سلول تخم، سلول‌های سرطانی و سلول‌های بنیادی گسترش دهد.[۸] در ادامه اولوونیکوف نتیجه گرفت:

«مشکل تکثیر انتهایی» پدیده‌ای است که در آن DNA پلیمراز، آنزیمی که مسئول تکثیر DNA در طول تقسیم سلولی است، نمی‌تواند انتهای کروموزوم‌های خطی را به‌طور کامل کپی کند.[۱۴] تلومرها راه حلی برای این مشکل ارائه می‌دهند و به عنوان بافرهای یکبار مصرف عمل می‌کنند که می‌توانند بدون تأثیر بر اطلاعات ژنتیکی ضروری، کوتاه شوند.[۱۵] وقتی تلومرها به شدت کوتاه شوند، سلول‌ها وارد مرحله پیری شده و دیگر تقسیم نمی‌شوند.[۱۶][۱۷] این فرایند یک جنبه حیاتی از پیری است و به پیری کلی بافت‌ها و اندام‌ها کمک می‌کند.[۱۵] موجودات دارای کروموزوم‌های حلقوی مانند باکتری‌ها مشکل تکثیر نهایی ندارند و بنابراین پیر نمی‌شوند.[۱۴]

تلومراز[ویرایش]

بسیاری از موجودات دارای آنزیم ریبونوکلئوپروتئینی به نام تلومراز هستند که وظیفه افزودن توالی‌های نوکلئوتیدی تکراری به انتهای DNA را بر عهده دارد. تلومراز انتهای تلومر را، بدون نیاز به ATP، تکرار می‌کند.[۱۸] در بیشتر ارگانیسم‌های یوکاریوتیِ چند سلولی، تلومراز فقط در سلول‌های زایا، برخی از انواع سلول‌های بنیادی مانند سلول‌های بنیادی، جنینی و گلبول‌های سفید خاص فعال است. تلومراز را به صورت آزمایشگاهی نیز می‌توان دوباره فعال کرد و تلومرها را با انتقال به هسته سلول‌های سوماتیک به حالت جنینی بازگرداند.[۱۹] کوتاه شدن مداوم تلومرها با هر تکثیر در سلول‌های سوماتیک ممکن است در پیری[۲۰] و در پیشگیری از سرطان نقش داشته باشد.[۲۱][۲۲] این مسئله به این دلیل است که تلومرها به‌عنوان نوعی «فیوز تأخیر دار» عمل می‌کنند، با این حال پس از تعداد معینی از تقسیم سلولی، تمام شده و تقسیم‌های بیشتر منجر به از دست رفتن اطلاعات ژنتیکی حیاتی از کروموزوم سلول می‌گردند.[۲۳] تحقیقات روی تلومراز در درک نقش آن در حفظ طول تلومر و پیامدهای بالقوه آن برای پیری و سرطان حائر اهمیت است.[۲۴]

چالش‌ها[ویرایش]

در حالی که تلومرها نقش مهمی در پیرشدگی سلولی دارند، درک ما از جزئیات پیچیدۀ زیست‌شناسی تلومرها هنوز نیازمند بررسی بیشتر است. فعل و انفعالات پیچیده بین تلومرها، پروتئین‌های مختلف و محیط سلولی به‌طور کامل درک نشده و مداخلات دقیق و ایمن برای تغییر در آن وجود ندارد.[۲۵] درک اثرات طولانی مدت گسترش تلومر در بدن بسیار پیچیده و پر ریسک است[۲۶] و پیش‌بینی عواقب درستکاری آن، در عمرهای طولانی، از جمله عوارض جانبی پیش‌بینی‌نشده بالقوه یا تعامل با سایر فرایندهای سلولی، نیازمند بررسی کامل و طولانی‌مدت است.[۲۷]

اخلال در فرایندهای تقسیم سلولی و بروز جهش‌ها در DNA از مهم‌ترین دلایل ابتلا به سرطان است.[۲۸] سلول‌های سرطانی مکانیسم‌هایی برای افزایش طول عمر خود ایجاد می‌کنند.[۲۹]

خطر سرطان[ویرایش]

مقالهٔ اصلی: سرطان

یکی از نگرانی‌های عمده مرتبط با گسترش تلومر، احتمال افزایش خطر سرطان است. تلومرها به‌طور طبیعی با هر تقسیم سلولی کوتاه می‌شوند و به عنوان یک مکانیسم سرکوب کننده تومور عمل می‌کنند.[۱] گسترش تلومرها می‌تواند به سلول‌ها اجازه دهد تا بیشتری تقسیم شوند و خطر رشد کنترل نشده سلولی و توسعه سرطان را افزایش دهد.[۲۵] بررسی انجام شده توسط دانشگاه جان هاپکینز ایدهٔ «تلومرهای طولانی از پیری جلوگیری می‌کنند» را به چالش کشید. تلومرهای طولانی به جای محافظت از سلول در برابر پیری، به سلول‌های دارای جهش که با افزایش سن در آن‌ها به وجود می‌آیند، کمک می‌کند بیشتر ماندگار باشند و انباشت جهش‌ها، شرایط را برای وقوع انواع سرطان مهیا می‌کند.[۱۳] در این بررسی افرادی دارای تلومرِ طولانی‌ترِ سلولی علائم بیشتری از ابتلا به انواع سرطان همچون ملانوما و لنفوما از خود نشان دادند[۱۳] با این حال بررسی‌های بیشتری برای صحت‌شنجی این یافته‌ها نیاز است.[۲۵]

تعادل طول تلومر[ویرایش]

دستیابی به تعادل در طول تلومر چالش‌برانگیز است. در حالی که تلومر طویل می‌تواند برخی از جنبه‌های پیری سلولی را رفع کند، طول بیش از حد طولانی ممکن است منجر به بی‌ثباتی و اختلال عملکرد سلولی شود.[۱] ایجاد تعادل مناسب برای جلوگیری از عواقب ناخواسته بسیار حائز اهمیت است.[۱۲]

پیری سلولی و اختلال عملکرد تلومر[ویرایش]

اختلال عملکرد تلومر هنگام پیری سلولی (حالتی که در آن سلول‌ها تقسیم نمی‌شوند اما از نظر متابولیکی فعال هستند) بر سلامت بدن تأثیر گذار است. جلوگیری از کوتاه شدن تلومر بدون پاک سازی سلول‌های پیر ممکن است منجر به تجمع این سلول‌ها در بدن شده و به وقوع بیماری‌های مرتبط با افزایش سن نظیر التهاب بافت و اختلال عملکردِ بافتی کمک کند.[۲][۳۰]

تفاوت‌های بین بافتی[ویرایش]

بافت‌های مختلف بدن انسان ممکن است واکنش متفاوتی به گسترش تلومر نشان دهند. طول تلومر در بافت‌ها و انواع سلول‌های مختلف بدن متفاوت بوده و توسعه یک استراتژی تغییر تلومر عمومی که در تمام بافت‌ها مؤثر باشد، یک کار پیچیده‌است. همچنین درک چگونگی واکنش انواع سلول‌ها، اندام‌ها و سیستم‌های مختلف به دستکاری تلومر برای توسعه مداخلات ایمن و مؤثر اهمیت بسیاری دارد.[۱۱]

پیامدهای سیستم ایمنی[ویرایش]

سیستم ایمنی نقش مهمی در نظارت و از بین بردن سلول‌های غیرطبیعی یا سرطانی دارد. گسترش تلومر ممکن است بر توانایی سیستم ایمنی برای شناسایی و از بین بردن سلول‌های دارای تلومرهای طولانی تأثیر بگذارد و به‌طور بالقوه نظارت ایمنی را به خطر بیندازد. اطمینان از توانایی سیستم ایمنی در شناسایی و مبارزه مؤثر با پاتوژن‌ها و سلول‌های غیرطبیعی از اهمیت بسیار برخوردار است.[۱۱]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ ۱٫۳ ۱٫۴ Adwan Shekhidem, Huda; Sharvit, Lital; Leman, Eva; Manov, Irena; Roichman, Asael; Holtze, Susanne; M. Huffman, Derek; Y. Cohen, Haim; Bernd Hildebrandt, Thomas (2019-07-01). "Telomeres and Longevity: A Cause or an Effect?". International Journal of Molecular Sciences. 20 (13): 3233. doi:10.3390/ijms20133233. ISSN 1422-0067. PMC 6651551. PMID 31266154.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ "Are telomeres really the key to living longer, youthful lives?". www.medicalnewstoday.com (به انگلیسی). 2023-05-21. Retrieved 2024-01-05.
  3. ↑ "Telomere Length, a Longevity Marker, May Be Determined Early in Life". Columbia University Mailman School of Public Health (به انگلیسی). 2021-05-24. Retrieved 2024-01-05.
  4. ↑ Varela, E.; Blasco, M. A. (March 2010). "2009 Nobel Prize in Physiology or Medicine: telomeres and telomerase". Oncogene (به انگلیسی). 29 (11): 1561–1565. doi:10.1038/onc.2010.15. ISSN 1476-5594. PMID 20237481. S2CID 11726588.
  5. ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ Olovnikov, A. M. (1971). "[Principle of marginotomy in template synthesis of polynucleotides]". Doklady Akademii Nauk SSSR. 201 (6): 1496–1499. ISSN 0002-3264. PMID 5158754.
  6. ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ Olovnikov, A. M. (1973-09-14). "A theory of marginotomy: The incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon". Journal of Theoretical Biology (به انگلیسی). 41 (1): 181–190. Bibcode:1973JThBi..41..181O. doi:10.1016/0022-5193(73)90198-7. ISSN 0022-5193. PMID 4754905.
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ Olovnikov, A. M. (1996). "Telomeres, telomerase, and aging: origin of the theory". Experimental Gerontology. 31 (4): 443–448. doi:10.1016/0531-5565(96)00005-8. ISSN 0531-5565. PMID 9415101. S2CID 26381790.
  8. ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ Blackburn EH, Gall JG (March 1978). "A tandemly repeated sequence at the termini of the extrachromosomal ribosomal RNA genes in Tetrahymena". Journal of Molecular Biology. 120 (1): 33–53. doi:10.1016/0022-2836(78)90294-2. PMID 642006.
  9. ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ Muller, H.J. (1938). The Remaking of Chromosomes. Woods Hole. pp. 181–198.
  10. ↑ Bodnar AG, Ouellette M, Frolkis M, Holt SE, Chiu CP, Morin GB, et al. (January 1998). "Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells". Science. 279 (5349): 349–52. Bibcode:1998Sci...279..349B. doi:10.1126/science.279.5349.349. PMID 9454332. S2CID 35667874.
  11. ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ ۱۱٫۲ ۱۱٫۳ Le Bras, Alexandra (September 2019). "Telomeres and lifespan". Lab Animal (به انگلیسی). 48 (9): 263–263. doi:10.1038/s41684-019-0388-5. ISSN 1548-4475.
  12. ↑ ۱۲٫۰ ۱۲٫۱ Vaiserman, Alexander; Krasnienkov, Dmytro (2021). "Telomere Length as a Marker of Biological Age: State-of-the-Art, Open Issues, and Future Perspectives". Frontiers in Genetics. 11. doi:10.3389/fgene.2020.630186. ISSN 1664-8021. PMC 7859450. PMID 33552142.
  13. ↑ ۱۳٫۰ ۱۳٫۱ ۱۳٫۲ "Long Telomeres, the Endcaps on DNA, Not the Fountain of Youth Once Thought — Scientists May Now Know Why". www.hopkinsmedicine.org (به انگلیسی). Retrieved 2024-01-06.
  14. ↑ ۱۴٫۰ ۱۴٫۱ ۱۴٫۲ Olovnikov AM (September 1973). "A theory of marginotomy. The incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon". Journal of Theoretical Biology. 41 (1): 181–90. Bibcode:1973JThBi..41..181O. doi:10.1016/0022-5193(73)90198-7. PMID 4754905.
  15. ↑ ۱۵٫۰ ۱۵٫۱ Shammas, Masood A. (January 2011). "Telomeres, lifestyle, cancer, and aging". Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 14 (1): 28–34. doi:10.1097/MCO.0b013e32834121b1. ISSN 1363-1950. PMC 3370421. PMID 21102320.
  16. ↑ Meyne J, Ratliff RL, Moyzis RK (September 1989). "Conservation of the human telomere sequence (TTAGGG)n among vertebrates". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (18): 7049–53. Bibcode:1989PNAS...86.7049M. doi:10.1073/pnas.86.18.7049. PMC 297991. PMID 2780561.
  17. ↑ Lipps HJ, Rhodes D (August 2009). "G-quadruplex structures: in vivo evidence and function". Trends in Cell Biology. 19 (8): 414–22. doi:10.1016/j.tcb.2009.05.002. PMID 19589679.
  18. ↑ Mender I, Shay JW (November 2015). "Telomerase Repeated Amplification Protocol (TRAP)". Bio-Protocol. 5 (22): e1657. doi:10.21769/bioprotoc.1657. PMC 4863463. PMID 27182535.
  19. ↑ Lanza RP, Cibelli JB, Blackwell C, Cristofalo VJ, Francis MK, Baerlocher GM, et al. (April 2000). "Extension of cell life-span and telomere length in animals cloned from senescent somatic cells". Science. 288 (5466): 665–9. Bibcode:2000Sci...288..665L. doi:10.1126/science.288.5466.665. PMID 10784448. S2CID 37387314.
  20. ↑ Whittemore, Kurt; Vera, Elsa; Martínez-Nevado, Eva; Sanpera, Carola; Blasco, Maria A. (2019). "Telomere shortening rate predicts species life span". Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (30): 15122–15127. Bibcode:2019PNAS..11615122W. doi:10.1073/pnas.1902452116. ISSN 0027-8424. PMC 6660761. PMID 31285335.
  21. ↑ Shay JW, Wright WE (May 2005). "Senescence and immortalization: role of telomeres and telomerase". Carcinogenesis. 26 (5): 867–74. doi:10.1093/carcin/bgh296. PMID 15471900.
  22. ↑ Wai LK (July 2004). "Telomeres, telomerase, and tumorigenesis--a review". MedGenMed. 6 (3): 19. PMC 1435592. PMID 15520642.
  23. ↑ Greider CW (August 1990). "Telomeres, telomerase and senescence". BioEssays. 12 (8): 363–9. doi:10.1002/bies.950120803. PMID 2241933. S2CID 11920124.
  24. ↑ Barnes, R.P. , de Rosa, M. , Thosar, S.A. , et al. , Telomeric 8-oxo-guanine drives rapid premature senescence in the absence of telomere shortening, Nature, June 30, 2022; Nat Struct Mol Biol 29, 639–652 (2022). https://doi.org/10.1038/s41594-022-00790-y
  25. ↑ ۲۵٫۰ ۲۵٫۱ ۲۵٫۲ Haussmann, M. F.; Mauck, R. A. (2007-11-13). "Telomeres and Longevity: Testing an Evolutionary Hypothesis". Molecular Biology and Evolution (به انگلیسی). 25 (1): 220–228. doi:10.1093/molbev/msm244. ISSN 0737-4038.
  26. ↑ Whittemore, Kurt; Vera, Elsa; Martínez-Nevado, Eva; Sanpera, Carola; Blasco, Maria A. (2019-07-23). "Telomere shortening rate predicts species life span". Proceedings of the National Academy of Sciences (به انگلیسی). 116 (30): 15122–15127. doi:10.1073/pnas.1902452116. ISSN 0027-8424. PMC 6660761. PMID 31285335.
  27. ↑ Vidaček, Nikolina Škrobot; Nanić, Lucia; Ravlić, Sanda; Sopta, Mary; Gerić, Marko; Gajski, Goran; Garaj-Vrhovac, Vera; Rubelj, Ivica (2017-05-16). "Telomeres, Nutrition, and Longevity: Can We Really Navigate Our Aging?". The Journals of Gerontology: Series A. 73 (1): 39–47. doi:10.1093/gerona/glx082. ISSN 1079-5006.
  28. ↑ "Cancer". World Health Organization. 12 September 2018. Retrieved 19 December 2018.
  29. ↑ Miller, Mary E (2018). Cancer (به انگلیسی). Momentum Press. pp. 90 pages. ISBN 978-1-944749-86-6.
  30. ↑ «Are Telomeres the Key to Aging and Cancer». learn.genetics.utah.edu. دریافت‌شده در ۲۰۲۴-۰۱-۰۵.

پیوند به بیرون[ویرایش]

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=ارتباط_تلومر_و_طول_عمر&oldid=39414259»