Zawartość
Wszystkie komórki mają zaprogramowany okres życia, przez który są syntetyzowane, rozmnażają się i ostatecznie ulegają apoptozie (śmierci komórki), gdy nie są już funkcjonalne.Często pomaga myśleć o replikacji komórkowej jako o staromodnej kserokopiarce: im bardziej komórka się kopiuje, tym bardziej rozmazany i nierówny staje się obraz. Z biegiem czasu materiał genetyczny komórki (DNA) zaczyna pękać, a sama komórka staje się bladą kopią oryginału. W takim przypadku zaprogramowana śmierć komórki pozwala nowej komórce przejąć kontrolę i utrzymać działanie systemów.
To, ile razy komórka może się podzielić, jest ograniczone zjawiskiem znanym jako granica Hayflicka. Opisuje to działanie, w wyniku którego proces podziału (znany jako mitoza) stopniowo degraduje materiał genetyczny, a konkretnie część DNA zwaną telomerem.
Limit Hayflicka mówi, że przeciętna komórka przed apoptozą dzieli się od 50 do 70 razy.
Zrozumienie telomerów
Chromosomy to nitkowate struktury zlokalizowane wewnątrz jądra komórki. Każdy chromosom składa się z białka i pojedynczej cząsteczki DNA.
Na każdym końcu chromosomu znajduje się telomer, który ludzie często porównują do plastikowych końcówek na końcach sznurówki. Telomery są ważne, ponieważ zapobiegają rozpadaniu się chromosomów, sklejaniu się ze sobą lub łączeniu w pierścień.
Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, dwuniciowy DNA oddziela się w celu skopiowania informacji genetycznej. Kiedy tak się dzieje, kodowanie DNA jest zduplikowane, ale nie telomer. Kiedy kopia jest kompletna i zaczyna się mitoza, miejsce, w którym komórka jest odcinana, znajduje się przy telomerze.
W związku z tym z każdym pokoleniem komórki telomer staje się coraz krótszy, aż nie jest już w stanie utrzymać integralności chromosomu. Wtedy następuje apoptoza.
Związek telomerów ze starzeniem się i rakiem
Naukowcy mogą wykorzystać długość telomeru do określenia wieku komórki i liczby kolejnych replikacji, które pozostały. W miarę spowolnienia podziału komórkowego następuje stopniowe pogorszenie, znane jako starzenie się, które powszechnie nazywamy starzeniem. Starzenie się komórek wyjaśnia, dlaczego nasze narządy i tkanki zaczynają się zmieniać wraz z wiekiem. W końcu wszystkie nasze komórki są „śmiertelne” i podlegają starzeniu.
To znaczy wszyscy oprócz jednego. Komórki rakowe to jedyny typ komórek, który naprawdę można uznać za „nieśmiertelny”. W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki rakowe nie podlegają zaprogramowanej śmierci komórkowej, ale mogą się namnażać bez końca.
To samo w sobie zaburza równowagę replikacji komórkowej w organizmie. Jeśli jeden typ komórki może replikować się bez kontroli, może wyprzeć wszystkie inne i osłabić kluczowe funkcje biologiczne. Tak właśnie dzieje się z rakiem i dlaczego te „nieśmiertelne” komórki mogą powodować choroby i śmierć.
Uważa się, że rak występuje, ponieważ mutacja genetyczna może wyzwolić produkcję enzymu zwanego telomerazą, który zapobiega skracaniu telomerów.
Podczas gdy każda komórka w organizmie ma kod genetyczny do produkcji telomerazy, tylko niektóre komórki faktycznie jej potrzebują. Na przykład plemniki muszą wyłączyć skracanie telomerów, aby móc wykonać więcej niż 50 kopii samych siebie; w przeciwnym razie ciąża nigdy nie mogłaby wystąpić.
Jeśli genetyczny przypadek nieumyślnie włączy produkcję telomerazy, może spowodować rozmnażanie się nieprawidłowych komórek i tworzenie guzów. Uważa się, że wraz ze wzrostem oczekiwanej długości życia szanse na to nie tylko wzrosną, ale ostatecznie staną się nieuniknione.