Telomeráza – enzym nesmrtelnosti

Datum 13.03.2018

Vědci na univerzitě v Arizoně nedávno odhalili zásadní krok v katalytickém cyklu enzymu telomerázy. Tento cyklus určuje schopnost enzymu lidské telomerázy syntetizovat „opakování” DNA (specifické segmenty DNA o 6 nukleotidech) na koncích chromozomů a tím umožnit nesmrtelnost buněk. Pochopení základního mechanismu působení telomerázy nabízí nové možnosti efektivního léčení proti stárnutí.

Typické lidské buňky jsou smrtelné a nemohou se navždy obnovovat. Jak ukázal Leonard Hayflick před půlstoletí, lidské buňky mají omezenou replikační životnost, přičemž starší buňky dosahují tohoto limitu dřív, než mladší buňky. Tento “Hayflickův limit” buněčného života je přímo spojen s počtem unikátních opakování DNA nalezených na koncích chromozomů nesoucích genetický materiál. Tyto opakování DNA jsou součástí ochranných krycích struktur nazývaných “telomery”, které chrání konce chromozomů před nežádoucím a neoprávněným přeuspořádáním DNA, které destabilizují genom.

Pokaždé, když se buňka rozdělí, se telomerická DNA se neustále zmenšuje až nakonec nezvládne zakončit chromozomy. Toto nepřetržité snižování délky telomer funguje jako “molekulární hodiny”, odměřující čas do konce růstu buněk. Snížená schopnost růstu buněk je silně spojena s procesem stárnutí, přičemž snížená populace buněk přímo přispívá k slabosti, nemoci a selhání orgánů. To, co dokáže zastavit zkracování telomerů je enzym – telomeráza, která jedinečně drží klíč k oddálení nebo dokonce zvrácení procesu buněčného stárnutí. Telomeráza kompenzuje buněčné stárnutí prodloužením telomer, přidáním ztracených opakování DNA. Přidá tak čas na odpočítávání molekulárních hodin, čímž se účinně prodlužuje životnost buňky. Telomeráza prodlužuje telomery opakovanou syntézou velmi krátkých opakování šesti nukleotidů, stavebních bloků DNA. Nicméně aktivita enzymu telomerázy není dostatečná k úplnému obnovení ztracených telomerických opakování DNA ani k zastavení buněčného stárnutí.

Postupné zmenšování telomer negativně ovlivňuje replikační kapacitu dospělých kmenových buněk, které obnovují poškozené tkáně anebo doplňují stárnoucí orgány v našem těle. Aktivita telomerázy v dospělých kmenových buňkách pouze zpomaluje odpočítávání molekulárních hodin, ale tyto buňky úplně nezachrání. Proto se dospělé kmenové buňky vyčerpávají ve věku jednotlivců kvůli zkrácení délky telomer, což vede ke zvýšení doby hojení a degradaci orgánových tkání díky nedostatečně rychlému růstů buněk. Pochopení regulace a omezení enzymu telomerázy je ale příslibem na zvrácení zkracování telomerů a buněčného stárnutí a tím možností prodloužení života člověka a zlepšení zdraví starších osob.