science >> Wetenschap >  >> Biologie

Hoe telomeren werken

Telomeren (in het wit) bedekken de uiteinden van menselijke chromosomen, het beschermen van de genetische informatie tegen schade. Afbeelding met dank aan het Human Genome Program

De sciencefictionklassieker 'Blade Runner' uit 1982 bruist van dystopische overpeinzingen over de menselijke conditie - en het is zeer citeerbaar. Er is nauwelijks een Rutger Hauer-regel in de film die niet is gesampled door een DJ of is gebruikt als een MySpace-kop. In één scène, Het personage van Hauer - een kunstmatige mens met een levensduur van slechts vier jaar - confronteert de wetenschapper die hem heeft gemaakt. Hij stelt een heel menselijke eis:"Ik wil meer leven."

Als ras, we besteden veel tijd aan het vluchten voor onze eigen sterfelijkheid. Ten slotte, de wil om te overleven is essentieel voor onze genetische missie om de soort te vermeerderen. In onze meer ambitieuze momenten, we durven zelfs te dromen van onsterfelijkheid. "Het Gilgamesj-epos, " de oudst bekende geschreven tekst, verkende dit onderwerp meer dan vier millennia geleden. Waarom gaan we dood? Wat als we voor altijd zouden kunnen leven?

Hoewel de filosofische aspecten van deze vragen waarschijnlijk nog lang een punt van discussie zullen blijven, moderne wetenschap heeft opzienbarende vooruitgang geboekt in de studie van telomeren . Ontdekt in 1938 door geneticus Hermann J. Müller, telomeren (Grieks voor "einddeel") zijn in wezen beschermende doppen die zijn samengesteld uit korte DNA-sequenties op de uiteinden van chromosomen. De chromosomen die ze beschermen, beurtelings, bevatten het DNA dat ons hele biologische profiel bepaalt [bron:Huaire]. Geneticus Elizabeth Blackburn vergeleek ze met de plastic dopjes aan de uiteinden van je schoenveters. Zonder hen, de veters beginnen te ontrafelen.

Elke keer dat een cel zich deelt, echter, de telomeren worden korter. Als ze te kort worden, ze bereiken de Hayflick-limiet , het punt waarop ze de chromosomen niet langer kunnen beschermen tegen beschadiging. In deze, ze klinken minder als de uiteinden van schoenveters en meer als een brandende kaars. Zelfs nu, uw telomeren kunnen bij elke celdeling korter worden, steeds dichter bij het punt van uitputting afbranden.

We zijn bang voor de onvermijdelijke duisternis -- denken na over de onmetelijke diepten ervan. Kan telomeeronderzoek de sleutel zijn om niet alleen de dood af te wenden, maar het verslaan?

De ongelooflijke krimpende telomeer

Die moedervlek kan meer zijn dan alleen een schoonheidsfoutje - het kan wijzen op een lang leven. Een dermatologisch onderzoek uit 2007, uitgevoerd aan King's College London, geeft aan dat mensen met meer moedervlekken vaak langere telomeren hebben. Gianfranco Calcagno/FilmMagic/Getty Images

De bijbelse karakters van Adam, Noach en Methusalem hadden allemaal een levensduur van meer dan 900 jaar. Rutger Hauer's replicant personage in "Blade Runner, "Roy Batty, haalde amper zijn vierde verjaardag. Vandaag, de moderne mens heeft in sommige delen van de ontwikkelde wereld een levensverwachting van iets minder dan 80 jaar [bron:NCHS].

Het maakt niet uit hoe fundamenteel je overtuigingen zijn of hoe fantastisch je sciencefictionfandom ook is, je weet waarschijnlijk wel beter dan te veel harde wetenschap toe te passen op een van die voorbeelden. Hoe dan ook, gebaseerd op wat we weten over genetica, we kunnen een paar wetenschappelijke gissingen doen waarom Noach en vrienden zo lang leefden.

Aan de ene kant, Noach is misschien geboren met vrij lange telomeren, terwijl Batty aan het spreekwoordelijke kortste eind trok. In werkelijkheid, sommige mensen worden geboren met langere telomeren dan anderen. Omdat telomeren bij elke celdeling korter worden, het loont om vooruit te beginnen. Zodra u de Hayflick-limiet nadert, de cellulaire effecten van ouderdom beginnen in te treden als gevolg van celdood en beschadiging. De situatie kan zelfs van tevoren naar het zuiden gaan.

Genetici van de Universiteit van Utah ontdekten dat proefpersonen met kortere telomeren acht keer meer kans hadden om te overlijden aan een ziekte en drie keer meer kans om te overlijden aan een hartaanval [bron:Biever]. Epidemiologen van de Harvard Medical School ontdekten ook dat vrouwen met kortere dan gemiddelde telomeren 12 keer meer kans hebben om voorlopers van dementie te ontwikkelen [bron:Scientific American Mind].

Een andere mogelijkheid is dat de telomeren van Noach en Batty simpelweg met verschillende snelheden verkorten. Telomeren krimpen al tientallen jaren niet significant bij gezonde mensen vanwege een enzym genaamd telomerase , die ze na elke inkorting gedeeltelijk repareert en verlengt.

Telomerase komt het meest voor in stamcellen, evenals in cellen die zich vaak delen (zoals cellen die deelnemen aan immuunfuncties). De productie van telomerase is in de meeste volwassen cellen grotendeels inactief, maar bepaalde factoren kunnen de productie verhogen. Een studie uitgevoerd door het California's Preventive Medicine Research Institute zag de productie van telomerase met 29 procent toenemen bij 24 patiënten die overschakelden van een zittende levensstijl naar een levensstijl die werd bepaald door lichaamsbeweging, gezonde voeding en stressmanagement. Was Noah een gezondheidsgek? Was Batty gewoon gestrest?

Zoals je je misschien kunt voorstellen, telomerase heeft veel belangstelling gewekt. Als dit kostbare enzym telomeerverkorting kan voorkomen, kan het ons dan niet ook in staat stellen om de dood te voorkomen - of zelfs de effecten van veroudering om te keren?

Telomeren en kanker

Toen Dolly het gekloonde schaap stierf op de vroegtijdige leeftijd van 6, wetenschappers ontdekten ongewoon korte telomeren in haar cellen. Stephen Ferry/Getty Images Nieuws/Getty Images

Als we niets anders hebben geleerd van legendes en fantasieën, het is dat zoektochten naar onsterfelijkheid over het algemeen niet lopen zoals we hopen. Of het nu gaat om gekke wetenschap of duistere tovenarij, eeuwig leven gaat vaak gepaard met complicaties.

Tot dusver, studies suggereren dat meer telomeraseproductie kan resulteren in een langere levensduur en een verhoogde immuunfunctie. In theorie, goed sleutelen kan veroudering voorkomen of zelfs de klok terugdraaien, effectief cellen creëren die nooit de Hayflick-limiet bereiken. Echter, onsterfelijke cellen zijn nauwelijks een bron van jeugd. Bijvoorbeeld, zeevogels die bekend staan ​​als Leach's stormvogeltje ervaren daadwerkelijk telomeergroei naarmate ze ouder worden - een onverklaarbare anomalie in het dierenrijk [bron:Yeoman]. De soort heeft zeker een lang leven voor een kleine vogel (tot 36 jaar), toch gaan ze dood.

Op het menselijke front, ten minste één mens bezat onsterfelijke cellen -- en ze werden gevonden in een tumor. in 1951, Henrietta Lacks ging voor een routinebiopsie in Baltimore, Md. Terwijl een deel van haar tumorcellen naar een laboratorium ging voor diagnose, een andere werd gestuurd, zonder haar toestemming, aan onderzoekers van de Johns Hopkins University Medical School [bron:Highfield]. Lacks stierf in 1951 aan baarmoederhalskanker, maar haar cellen leven voort in laboratoria over de hele wereld. HeLa-cellen genoemd, ze verdelen voor onbepaalde tijd. Vóór deze ontdekking cellen die in laboratoria worden gebruikt, hadden altijd een houdbaarheid die verband hield met telomeerverkorting.

Waarom werden deze onsterfelijke cellen gevonden in een dodelijke tumor? Terwijl de productie van telomerase bijna volledig afneemt in gezonde volwassen cellen, het neemt toe in kankercellen. In feite, 90 procent van de menselijke tumoren vertoont meer telomerase-activiteit. Onthouden, kanker is in wezen ongecontroleerde cellulaire replicatie. Omdat oudere cellen de meeste kans hebben om kanker te worden, telomeerkrimp is mogelijk geëvolueerd als een middel om tumorgroei te onderdrukken [bron:Biever].

Zoals je misschien verwacht, deze feiten bemoeilijken het idee van het stimuleren van de productie van telomerase om veroudering tegen te gaan. In feite, sommige wetenschappers stellen voor de productie van telomerase te verminderen als middel om kanker te bestrijden. In 2009, onderzoekers van de Stanford University School of Medicine hebben een eiwit vastgesteld dat TCAB1 wordt genoemd en dat de beweging van telomerase regelt. Door de expressie ervan in kankercellen te blokkeren, artsen kunnen de natuur misschien zijn gang laten gaan op deze onbeheersbare cellen.

Wetenschappelijk gesproken, er hangt veel af van telomeeronderzoek, van veroudering en kankerpreventie tot de toekomst van klonen. Wetenschappers over de hele wereld blijven hun onderzoek voortzetten, zelfs als hun eigen telomeren gestaag wegslijten.

Bekijk de links op de volgende pagina voor nog meer informatie over genetica.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe kanker werkt
  • Hoe klonen werkt
  • Hoe DNA werkt
  • Hoe epigenetica werkt
  • Hoe replicanten werken
  • Hoe stamcellen werken
  • Is er daar een kreeft van 400 pond?
  • Wat veroorzaakt veroudering?

Meer geweldige links

  • Nationaal onderzoeksinstituut voor menselijk genoom
  • Stamcelinformatie

bronnen

  • Bakalar, Nicolaas. "Veroudering:het hebben van moedervlekken kan jongere huidcellen betekenen." New York Times. 24 juli 2007. (9 maart 2009) http://www.nytimes.com/2007/07/24/health/24aging.html
  • Biever, Celest. "Kortere telomeren betekenen een korter leven." Nieuwe wetenschapper. 31 januari 2001. (9 maart 2009) http://www.newscientist.com/article/dn3337-shorter-telomeres-mean-shorter-life.html
  • "Kanker." Britannica Online Encyclopedie. 2009. (9 maart 2009) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/92230/cancer
  • Carey, Benedictus. "Stress en nood kunnen je genen grijze haren geven." New York Times. 30 november, 2004. (9 maart 2009) http://www.nytimes.com/2004/11/30/health/30age.html?_r=1&scp=1&sq=Carey, %20Benedict%20telomeren&st=cse
  • "Schoon leven vertraagt ​​celveroudering." BBC News. 15 september 2008. (9 maart 2009) http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/7616660.stm
  • misleiden, Catryn. "DNA niet geregen." Proto Magazine. Zomer 2008. (9 maart 2009) http://www.protomag.com/assets/dna-unlaced
  • "Flash." Wetenschappelijke Amerikaanse geest. 2008.
  • Geddes, Linda. "Een kleine stap dichter bij de eeuwige jeugd." Nieuwe wetenschapper. 22 november 2008.
  • Geddes, Linda. "Het medicijn 'elixer van de jeugd' zou hiv en veroudering kunnen bestrijden." Nieuwe wetenschapper. 13 november 2008. (9 maart 2009) http://www.newscientist.com/article/dn16035-elixir-of-youth-drug-could-fight-hiv-and-ageing.html
  • Haussmann, Mark F. en Robert A. Mauck. "Telomeren en levensduur:testen van een evolutionaire hypothese." Moleculaire biologie en evolutie. 10 december 2007. (9 maart 2009) http://mbe.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/msm244v1
  • Hoogveld, Roger. 'Hoe Henrietta's cellen ons nieuwe hoop gaven.' Telegraaf. 17 aug. 2007. (9 maart 2009) http://www.telegraph.co.uk/scienceandtechnology/science/sciencenews/3303912/How-Henriettas-cells-gave-us-new-hope.html
  • Huaire, Lilian C. "Telomere en Telomerase:kort overzicht van een geschiedenis geïnitieerd door Hermann Müller en Barbara McClintock." Colombia Medica. December 2006.http://colombiamedica.univalle.edu.co/Vol37No4/pdf/v37n4a14.pdf
  • McCoy, Krisja. "Geheimen van telomerase onthuld." Gezondheidsdag Nieuws. 2 september 2008. (9 maart 2009) http://www.hon.ch/News/HSN/618870.html
  • "Zweedse studie verbindt telomeren en veroudering." Cordis Nieuws. 16 februari 2009. (9 maart 2009)http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=EN_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=30470
  • Tenove, Chris. "Voor altijd jong." Nieuwe wetenschapper. 6 mei, 2000. (9 maart 2009) http://www.nwf.org/nationalwildlife/article.cfm?issueID=113&articleId=1440
  • Yeoman, Barry. "Waarom worden dieren ouder?" Nationaal natuurmagazine. maart 2007. (9 maart 2009) http://www.nwf.org/nationalwildlife/article.cfm?issueID=113&articleId=1440

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. How Do Living Things Grow?
  2. Gymnospermen: definitie, levenscyclus, typen en voorbeelden
  3. De nadelen van gelelektroforese
  4. Hoe maak je een modelhart met materialen uit je thuis
  5. Welke organel moet aanwezig zijn in grote aantallen in spiercellen?
  6. Stadia van de Menselijke Reproductie
  7. Zijn religies ontstaan ​​uit ons verkeerde begrip van het menselijk bewustzijn?
  8. Hoe worden nieuwe cellen geproduceerd?
  9. Informatie over bloedvaten

Wetenschap