Sådan fungerer telomerer

Science fiction -klassikeren fra 1982 fra "Blade Runner" pulserer med dystopiske grublinger over den menneskelige tilstand - plus det er stærkt citerbart. Der er næppe en Rutger Hauer -linje i filmen, der ikke er blevet samplet af en DJ eller brugt som en MySpace -overskrift. I en scene, Hausers karakter-et kunstigt menneske med blot fire års levetid-konfronterer videnskabsmanden, der skabte ham. Han stiller et meget menneskeligt krav:"Jeg vil have mere liv."

Som et løb, vi bruger meget tid på at flygte fra vores egen dødelighed. Trods alt, viljen til at overleve er afgørende for vores genetiske mission om at udbrede arten. I vores mere ambitiøse øjeblikke, vi tør endda drømme om udødelighed. "Gilgameshs epos, "den ældste kendte skrevne tekst, udforskede dette emne for mere end fire årtusinder siden. Hvorfor dør vi? Hvad hvis vi kunne leve evigt?

Selv om de filosofiske aspekter af disse spørgsmål sandsynligvis vil forblive et spørgsmål om diskussion i mange år fremover, moderne videnskab har gjort opsigtsvækkende fremskridt i studiet af telomerer . Opdaget i 1938 af genetikeren Hermann J. Müller, telomerer (græsk for "slutdel") er i det væsentlige beskyttelseskapper sammensat af korte DNA -sekvenser på spidserne af kromosomer. Kromosomer de beskytter, på tur, indeholder det DNA, der bestemmer hele vores biologiske profil [kilde:Huaire]. Genetikeren Elizabeth Blackburn sammenlignede dem med de små plasthætter på enderne af dine snørebånd. Uden dem, snørebåndene begynder at løsne sig.

Hver gang en celle deler sig, imidlertid, telomererne bliver kortere. Hvis de bliver for korte, de når Hayflick grænse , det punkt, hvor de ikke længere kan beskytte kromosomerne mod skader. Heri, de lyder mindre som enderne på snørebånd og mere som et tændt lys. Selv nu, dine telomerer kan blive kortere for hver celledeling, brænder stadig tættere på punktet for at rende ud.

Vi frygter det uundgåelige mørke - tænk over dets umådelige dybder. Kan telomerforskning indeholde nøglen til ikke kun at afværge døden, men besejre det?

The Incredible Shrinking Telomere

Adams bibelske karakterer, Noah og Methuselah nød alle levetider på mere end 900 år. Rutger Hauer's replikerende karakter i "Blade Runner, "Roy Batty, nåede knap nok sin fjerde fødselsdag. I dag, det moderne menneske nyder en forventet levetid på lidt mindre end 80 år i nogle dele af den udviklede verden [kilde:NCHS].

Uanset hvor grundlæggende din overbevisning eller fantastisk din science fiction -fandom er, du ved sikkert bedre end at anvende for meget hård videnskab til nogen af ​​disse eksempler. Alligevel, baseret på det, vi ved om genetik, vi kan lave et par videnskabelige gæt om, hvorfor Noa og venner levede så længe.

På den ene side, Noah var måske født med ret lange telomerer, mens Batty tegnede det ordsprogede korteste halm. I virkeligheden, nogle mennesker er født med længere telomerer end andre. Da telomerer forkortes med hver celledeling, det kan betale sig at starte forfra. Når du nærmer dig Hayflick -grænsen, alderdommens cellulære virkninger begynder at sætte ind på grund af celledød og skade. Situationen kan endda begynde at gå sydpå på forhånd.

Genetikere ved University of Utah fandt ud af, at forsøgspersoner med kortere telomerer var otte gange mere tilbøjelige til at dø af sygdom og tre gange større sandsynlighed for at dø af et hjerteanfald [kilde:Biever]. Epidemiologer fra Harvard Medical School opdagede også, at kvinder med kortere end gennemsnittet telomerer er 12 gange mere tilbøjelige til at udvikle forstadier til demens [kilde:Scientific American Mind].

En anden mulighed er, at Noahs og Battys telomerer simpelthen forkortes med forskellige hastigheder. Telomerer krymper ikke markant hos raske mennesker i årtier på grund af et enzym kaldet telomerase , som delvist reparerer og forlænger dem efter hver afkortning.

Telomerase forekommer hyppigst i stamceller, såvel som i celler, der ofte deler sig (f.eks. dem, der deltager i immunfunktioner). Telomerase -produktion går for det meste i dvale i de fleste voksne celler, men visse faktorer kan øge produktionen. En undersøgelse foretaget af California's Preventive Medicine Research Institute så telomeraseproduktionen øges med 29 procent hos 24 patienter, der skiftede fra en stillesiddende livsstil til en defineret af træning, sund kost og stresshåndtering. Var Noah en sundhedsnød? Var Batty bare stresset?

Som du måske forestiller dig, telomerase har tiltrukket stor interesse. Hvis dette dyrebare enzym kan afværge telomerforkortelse, kan det så ikke også tillade os at forhindre døden - eller endda vende virkningerne af aldring?

Telomerer og kræft

Hvis vi ikke har lært andet fra legenden og fantasien, det er, at søgen efter udødelighed generelt ikke bliver, som vi håber. Uanset om det er et spørgsmål om gal videnskab eller mørkt trolddom, at leve evigt kommer ofte med sin andel af komplikationer.

Indtil nu, undersøgelser tyder på, at mere telomeraseproduktion kan resultere i længere levetid og øget immunfunktion. I teorien, korrekt tinkering kan forhindre ældning eller endda skrue uret tilbage, effektivt skabe celler, der aldrig når Hayflick -grænsen. Imidlertid, udødelige celler er næppe et ungdoms springvand. For eksempel, havfugle kendt som Leach's stormtyr oplever faktisk telomervækst, når de bliver ældre - en uforklarlig anomali i dyreriget [kilde:Yeoman]. Arten har bestemt et langt liv for en lille fugl (op til 36 år), alligevel dør de stadig.

På den menneskelige front, mindst et menneske besad udødelige celler - og de blev fundet i en svulst. I 1951, Henrietta Lacks gik ind til en rutinemæssig biopsi i Baltimore, Md. Mens en del af hendes tumorceller gik til et laboratorium for diagnose, en anden blev sendt, uden hendes tilladelse, til forskere ved Johns Hopkins University Medical School [kilde:Highfield]. Mangler døde af livmoderhalskræft i 1951, men hendes celler lever videre i laboratorier rundt om i verden. Kaldes HeLa -celler, de deler sig på ubestemt tid. Før denne opdagelse, celler, der blev brugt i laboratorier, havde altid en holdbarhed forbundet med telomerforkortelse.

Hvorfor blev disse udødelige celler fundet i en dødelig tumor? Mens telomeraseproduktionen falder næsten udelukkende i raske voksne celler, det stiger i kræftceller. Faktisk, 90 procent af humane tumorer udviser mere telomeraseaktivitet. Husk, kræft er i det væsentlige ukontrolleret cellulær replikation. Da ældre celler højst sandsynligt bliver kræftfremkaldende, telomerskrump kan faktisk have udviklet sig som et middel til at undertrykke tumorvækst [kilde:Biever].

Som du måske forventer, disse fakta komplicerer forestillingen om at øge telomeraseproduktionen for at stoppe ældningen. Faktisk, nogle forskere foreslår faldende telomeraseproduktion som et middel til at bekæmpe kræft. I 2009, forskere ved Stanford University School of Medicine fastslog et protein kaldet TCAB1, der styrer telomerasens bevægelse. Ved at blokere dets ekspression i kræftceller, læger kan muligvis lade naturen gå sin gang på disse celler, der er ude af kontrol.

Videnskabeligt set, der kører meget på telomerforskning, fra aldring og kræftforebyggelse til kloningens fremtid. Forskere over hele verden fortsætter deres forskning, selvom deres egne telomerer støt slides væk.

Udforsk linkene på den næste side for at lære endnu mere om genetik.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer kræft
• Sådan fungerer kloning
• Sådan fungerer DNA
• Sådan fungerer epigenetik
• Sådan fungerer replikanter
• Sådan fungerer stamceller
• Er der en 400 pund hummer derude?
• Hvad forårsager aldring?

Flere store links

• National Human Genome Research Institute
• Stamcelleinformation

Kilder

• Bakalar, Nicholas. "Aldring:At have muldvarp kan betyde yngre hudceller." New York Times. 24. juli kl. 2007. (9. marts, 2009) http://www.nytimes.com/2007/07/24/health/24aging.html
• Biever, Celeste. "Kortere telomerer betyder kortere levetid." Ny forsker. 31. januar, 2001. (9. marts, 2009) http://www.newscientist.com/article/dn3337-shorter-telomeres-mean-shorter-life.html
• "Kræft." Britannica Online Encyclopædia. 2009. (9. marts, 2009) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/92230/cancer
• Carey, Benedict. "Stress og nød kan give dine gener gråt hår." New York Times. 30. november kl. 2004. (9. marts, 2009) http://www.nytimes.com/2004/11/30/health/30age.html?_r=1&scp=1&sq=Carey, %20Benedict%20telomeres &st =cse
• "Rent liv" bremser cellens ældning. "BBC News. 15. september, 2008. (9. marts, 2009) http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/7616660.stm
• Bedrag, Cathryn. "DNA ubundet." Proto Magazine. Sommer 2008. (9. marts, 2009) http://www.protomag.com/assets/dna-unlaced
• "Blitz." Videnskabeligt amerikansk sind. 2008.
• Geddes, Linda. "Et lille skridt tættere på evig ungdom." Ny forsker. 22. november kl. 2008.
• Geddes, Linda. "'Elixir of youth' stof kunne bekæmpe hiv og ældning." Ny forsker. 13. november kl. 2008. (9. marts, 2009) http://www.newscientist.com/article/dn16035-elixir-of-youth-drug-could-fight-hiv-and-ageing.html
• Haussmann, Mark F. og Robert A. Mauck. "Telomerer og levetid:Test af en evolutionær hypotese." Molekylærbiologi og evolution. 10. december kl. 2007. (9. marts, 2009) http://mbe.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/msm244v1
• Highfield, Roger. "Hvordan Henriettas celler gav os nyt håb." Telegraf. 17. august kl. 2007. (9. marts, 2009) http://www.telegraph.co.uk/scienceandtechnology/science/sciencenews/3303912/How-Henriettas-cells-gave-us-new-hope.html
• Huaire, Lilian C. "Telomere og telomerase:kort gennemgang af en historie initieret af Hermann Müller og Barbara McClintock." Colombia Médica. December 2006. http://colombiamedica.univalle.edu.co/Vol37No4/pdf/v37n4a14.pdf
• McCoy, Krisha. "Hemmeligheder ved telomerase afsløret." HealthDay News. 2. september, 2008. (9. marts, 2009) http://www.hon.ch/News/HSN/618870.html
• "Svensk undersøgelse forbinder telomerer og aldring." Cordis News. 16. februar kl. 2009. (9. marts, 2009) http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=EN_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=30470
• Tenove, Chris. "Forevigt ung." Ny forsker. 6. maj kl. 2000. (9. marts, kl. 2009) http://www.nwf.org/nationalwildlife/article.cfm?issueID=113&articleId=1440
• Yeoman, Barry. "Hvorfor ældes dyr?" National Wildlife Magazine. Marts 2007. (9. marts, 2009) http://www.nwf.org/nationalwildlife/article.cfm?issueID=113&articleId=1440