Теломерная теория А.М. Оловникова как развитие теории Хейфлика

В 1971 г. научный сотрудник Института биохимической физики РАН А.М. Оловников, используя данные о принципах синтеза ДНК в клетках, предложил гипотезу, по которой «предел Хейфлика» объясняется тем, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются. У хромосом имеются особые концевые участки – теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность – именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток. Открытие в 1985 г. фермента теломеразы, достраивающего укороченные теломеры в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, стало подтверждением теории Оловникова. Правда, предел в 50-60 делений справедлив далеко не для всех клеток: раковые и стволовые клетки теоретически могут делиться бесконечно долго, в живом организме стволовые клетки могут делиться не десятки, а тысячи раз, но связь старения клеток с укорочением теломер является общепризнанной.

Справка: Теломеры (от греч. telos — конец и meros — часть) — концевые участки хромосом. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию.

У большинства эукариот теломеры состоят из специализированной линейной хромосомной ДНК, состоящеи из коротких тандемных повторов. В теломерных участках хромосом ДНК вместе со специфически связывающимися с теломерными ДНК-повторами белками образует нуклеопротеидный комплекс — конститутивный (структурный) теломерный гетерохроматин. Теломерные повторы — весьма консервативные последовательности, например повторы всех позвоночных состоят из шести нуклеотидов TTAGGG, повторы всех насекомых — TTAGG, повторы большинства растений — TTTAGGG.

В каждом цикле деления теломеры клетки укорачивается, из-за неспособности ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Данный феномен носит название концевой недорепликации.

Существует специальный фермент — теломераза, который при помощи собственной РНК-матрицы достраивает теломерные повторы и удлиняет теломеры.

Из интервью с А.М. Оловниковым:

· Само же укорочение теломер – это уже не гипотеза, а как говорится, медицинский факт. Но оно не является причиной старения, хотя именно изучение теломер продолжающееся и приводит к представлению о том, что когда мы говорим о старении, нужно найти некой другой объект. Редумеры – объект, ответственный за старение.

· Но в дальнейшем появились факты, говорящие о том, что все-таки укорачивание теломер не является основной причиной старения, а скорее является каким-то побочным результатом, но не первопричиной. Чтобы объяснить новые факты, Алексей Матвеевич разработал новую теорию старения, которая называется редумерная теория старения. Суть ее состоит в следующем, что в процессе развития организма, когда из одной клетки постепенно формируется сложный организм, состоящий из многих разных типов клеток и ткани, в процессе этой дифференцировки клеток на хромосомах образуются так называемые редумеры. Это такие маленькие кусочки ДНК, содержащие определенные регуляторные гены, которые необходимы для того, чтобы клетка дифференцировалась, чтобы клетка стала нервной клеткой или мышечной клеткой. И вот эти короткие кусочки ДНК, редумеры, они укорачиваются тоже с каждым клеточным делением по тому же механизму, что и теломеры. Потому что так устроен процесс удвоения ДНК, что при этом кончики молекулы ДНК теряются, молекула становится с каждым разом короче. Но в отличие от теломер, которые не содержат никакой полезной информации, редумеры содержат полезную информацию, содержат гены, необходимые для нормальной работы клетки. И поэтому, когда укорачиваются редумеры, клетка начинает работать все хуже и хуже, в ней нарушается система регуляции, и вот это, собственно, и есть старение. В этом суть редумерной теории старения.

· (Что надо делать, чтобы радикально увеличить жизнь?) Если действительно говорить о редумерах, то я думаю, что когда мы будем ими управлять, мы сможем делать стволовые клетки из обычных соматических клеток. В какой-то мере сейчас в мире работаем со стволовыми клетками в значительной мере вслепую. Вот мы сможем и ими управлять, можем делать стволовые клетки из обычных клеток соматических. И более того, я совершенно не исключаю, что ряд раковых заболеваний, я думаю, можно будет лечить с помощью редумерной терапии. Для нормализации раковых клеток разного происхождения потребуется научиться контролировать работу разных редумер или их хромосомных оригиналов. А первым шагом на этом пути должно быть все то же самое, о чем мы до сих пор говорили – нужно сначала найти редумеры в клетке. А то, что они там присутствуют, в этом я уверен. Осталось, правда, немногое – начать да кончить. Что надо сделать? Надо их найти, определить последовательность вот этих кирпичиков, нуклеотидов в них и дальше синтезировать их искусственно и затем можно их встроить в такие вирусы, безопасные вирусы, которые могли бы приходить в клетки.