Знание-сила, 2008 № 02 (968)

Снова о теломерах

Результаты, полученные группой исследователей из Кардиффского университета (Великобритания) под руководством Дункана Бэрда, заставили заново пересмотреть вопрос о роли теломер в старении. Напомним, что внутри каждой клетки ее генетический материал (молекулы ДНК) обернут защитными белками и упакован в виде хромосом. Концы хромосом защищены от развертывания (подобно шнуркам от ботинок) особыми «наконечниками». Эти «наконечники» и есть теломеры.

Теломеры имеют особое строение. В то время как сама ДНК состоит из двух обернутых вокруг друг друга длинных цепочек чередующихся химических звеньев-нуклеотидов, ее «наконечник» представляет собой удлинение одной из этих цепей, состоящее из многих десятков повторов небольшого числа звеньев. Это удлинение загнуто само на себя (как булавка), и нуклеотиды в каждой ее половине попарно соединены друг с другом. За счет такого скрепления концевой «булавки» двойная спираль ДНК не расцепляется, не развертывается сама собой, и хромосома сохраняет свою структуру.

Тем не менее, было установлено, что при каждом делении клетки ее теломеры почему-то укорачиваются, и это наводило на естественную мысль, что должен существовать какой-то предел этого укорочения, который кладет предел и жизни самой клетки. Поэтому какое-то время назад сокращение теломер было даже объявлено главной причиной старения любого организма. Затем, однако, были получены данные о возможном самовосстановлении длины теломер, и стало понятно, что их роль в старении более сложна, чем предполагалось. И вот сейчас результаты группы Бэрда пролили некий новый свет на эту роль.

Исследуя длину теломер в различных группах живых клеток, английские ученые нашли, что укороченные теломеры встречаются не только в естественно состарившихся (то есть уже претерпевших многие деления) клетках, но также в клетках нормальных и вполне молодых. Здесь это укорочение вызвано случайными мутациями. Изучение огромного числа таких клеток-«мутантов» позволило Бэрду и его коллегам найти минимальную длину теломер, при которой клетка еще может существовать. Оказалось, что во всей обследованной ими — и статистически представительной — популяции клеток нет ни одной клетки, у которой длина теломер была бы меньше 77 химических звеньев, или 12 повторов по 6 нуклеотидов в каждом. Видимо, после достижения теломерами этой минимальной длины в клетке начинаются какие-то необратимые процессы, ведущие к ее быстрой смерти.

Группе Бэрда удалось выяснить, что это за процессы. В клетках, где длина теломер близка или равна минимальной, «наконечники» клеток становятся настолько не отличимыми от основной части ДНК, что ремонтный механизм клетки воспринимает хромосому с таким «наконечником» как незаконченную или поломавшуюся и в любом случае требующую «починки». В результате соответствующие «ремонтные белки» принимаются «сваривать» эту хромосому с какой-нибудь другой. Детальное изучение этого процесса позволило группе Бэрда вскрыть его тонкий молекулярный механизм и показать, что при таком «сваривании» получившиеся комплексы оказываются такими громоздкими, что мешают нормальному процессу клеточного деления. А, потеряв способность к делению, клетка быстро умирает. По оценкам Бэрда, такая судьба постигает в среднем четыре здоровые клетки на каждый миллион.

Стоит, вероятно, заметить, что некоторые новейшие гипотезы видят в аналогичных хромосомных аномалиях основную причину рака. Не могут ли какие-то из нормальных клеток с укороченными в результате мутации теломерами перерождаться в злокачественные? Это, видимо, станет предметом дальнейших исследований.