Telomeri in Hz

I telomeri sono la chiave dell’invecchiamento e del cancro?

All’interno del nucleo di una cellula, i nostri geni sono disposti lungo molecole di DNA attorcigliate a doppio filamento chiamate cromosomi. Alle estremità dei cromosomi ci sono tratti di DNA chiamati telomeri, che proteggono i nostri dati genetici, consentono alle cellule di dividersi e racchiudono alcuni segreti su come invecchiamo.

I telomeri sono stati paragonati alle punte di plastica dei lacci delle scarpe, perché impediscono alle estremità dei cromosomi di sfilacciarsi e di attaccarsi l’una all’altra, cosa che distruggerebbe o confonderebbe le informazioni genetiche di un organismo.

Eppure, ogni volta che una cellula si divide, i telomeri si accorciano. Quando diventano troppo corti, la cellula non può più dividersi; diventa inattivo o “senescente” oppure muore. Questo processo di accorciamento è associato all’invecchiamento, al cancro e a un rischio più elevato di morte. Quindi anche i telomeri sono stati paragonati alla miccia di una bomba.

Come il resto di un cromosoma, compresi i suoi geni, i telomeri sono sequenze di DNA, ovvero catene di codice chimico. Come tutto il DNA, sono costituiti da quattro basi di acido nucleico: G per guanina, A per adenina, T per timina e C per citosina.

I telomeri sono costituiti da sequenze ripetute di TTAGGG su un filamento accoppiate con AATCCC sull’altro filamento. Pertanto, una sezione del telomero è una “ripetizione” composta da sei “paia di basi”.

Nei globuli bianchi, la lunghezza dei telomeri varia da 8.000 paia di basi nei neonati a 3.000 paia di basi negli adulti e fino a 1.500 negli anziani. (Un intero cromosoma ha circa 150 milioni di paia di basi.) Ogni volta che si divide, una cellula media perde da 30 a 200 paia di basi dalle estremità dei suoi telomeri.

Normalmente le cellule possono dividersi solo da 50 a 70 volte circa, con i telomeri che si accorciano progressivamente fino a quando le cellule diventano senescenti o muoiono.

I telomeri non si accorciano nei tessuti in cui le cellule non si dividono continuamente, come nel muscolo cardiaco.

Perché i cromosomi hanno i telomeri?

Senza i telomeri, la parte principale del cromosoma – contenente i geni essenziali per la vita – si accorcerebbe ogni volta che una cellula si divide. Quindi i telomeri consentono alle cellule di dividersi senza perdere i geni. La divisione cellulare è necessaria per la crescita di nuova pelle, sangue, ossa e altre cellule. Senza telomeri, le estremità dei cromosomi potrebbero fondersi insieme e corrompere il progetto genetico della cellula, causando possibili malfunzionamenti, cancro o morte cellulare. Poiché il DNA rotto è pericoloso, una cellula ha la capacità di percepire e riparare il danno cromosomico. Senza i telomeri, le estremità dei cromosomi sembrerebbero DNA rotto e la cellula proverebbe a riparare qualcosa che non è rotto. Ciò li farebbe smettere di dividersi e alla fine morirebbe.

Perché i telomeri si accorciano ogni volta che una cellula si divide?

Prima che una cellula possa dividersi, crea copie dei suoi cromosomi in modo che entrambe le nuove cellule abbiano materiale genetico identico. Per essere copiati, i due filamenti di DNA di un cromosoma devono svolgersi e separarsi. Un enzima (DNA polimerasi) legge quindi i filamenti esistenti per costruire due nuovi filamenti. Inizia il processo con l’aiuto di brevi pezzi di RNA. Quando ogni nuovo filamento corrispondente è completo, è leggermente più corto del filamento originale a causa dello spazio necessario all’estremità per questo piccolo pezzo di RNA. È come qualcuno che si dipinge in un angolo e non riesce a dipingere l’angolo.

La telomerasi contrasta l’accorciamento dei telomeri

Un enzima chiamato telomerasi aggiunge basi alle estremità dei telomeri. Nelle cellule giovani, la telomerasi impedisce ai telomeri di consumarsi troppo. Ma poiché le cellule si dividono ripetutamente, non c’è abbastanza telomerasi, quindi si accorciano e le cellule invecchiano.

La telomerasi rimane attiva negli spermatozoi e negli ovuli, che vengono trasmessi da una generazione a quella successiva. Se le cellule riproduttive non avessero la telomerasi per mantenere la lunghezza dei loro telomeri, qualsiasi organismo dotato di tali cellule si estinguerebbe presto

Struttura della subunità catalitica della telomerasi, TERT. Dalla banca dati delle proteine

Telomeri e cancro

Quando una cellula comincia a diventare cancerosa, si divide più spesso e i suoi telomeri diventano molto corti. Se i suoi telomeri diventano troppo corti, la cellula potrebbe morire. Spesso, queste cellule sfuggono alla morte producendo più enzima telomerasi, che impedisce ai telomeri di accorciarsi ulteriormente. Molti tumori hanno telomeri accorciati, inclusi quelli del pancreas, delle ossa, della prostata, della vescica, dei polmoni, dei reni e della testa e del collo. Misurare la telomerasi può essere un modo per rilevare il cancro. E se gli scienziati riuscissero a imparare come fermare la telomerasi, potrebbero essere in grado di combattere il cancro facendo invecchiare e morire le cellule tumorali. In un esperimento, i ricercatori hanno bloccato l’attività della telomerasi nelle cellule tumorali del seno umano e della prostata che crescevano in laboratorio, provocando la morte delle cellule tumorali. Ma ci sono dei rischi. Il blocco della telomerasi potrebbe compromettere la fertilità, la guarigione delle ferite e la produzione di cellule del sangue e di cellule del sistema immunitario.

Telomeri e invecchiamento

Il genetista Richard Cawthon e colleghi dell’Università dello Utah hanno scoperto che i telomeri più corti sono associati a vite più brevi. Tra le persone di età superiore ai 60 anni, quelle con telomeri più corti avevano tre volte più probabilità di morire di malattie cardiache e otto volte più probabilità di morire di malattie infettive. Sebbene l’accorciamento dei telomeri sia stato collegato al processo di invecchiamento, non è ancora noto se i telomeri più corti siano solo un segno di invecchiamento – come i capelli grigi – o effettivamente contribuiscano all’invecchiamento. Se la telomerasi rende immortali le cellule tumorali, potrebbe impedire alle cellule normali di invecchiare? Potremmo prolungare la durata della vita preservando o ripristinando la lunghezza dei telomeri con la telomerasi? Se sì, ciò aumenterebbe il rischio di contrarre il cancro?

Gli scienziati non ne sono ancora sicuri. Ma sono stati in grado di utilizzare la telomerasi in laboratorio per mantenere la divisione delle cellule umane ben oltre il loro limite normale e le cellule non diventano cancerose.

Se usassimo la telomerasi per “immortalizzare” le cellule umane, potremmo essere in grado di produrre in massa cellule per i trapianti, comprese cellule produttrici di insulina per curare il diabete, cellule muscolari per il trattamento della distrofia muscolare, cellule cartilaginee per alcuni tipi di artrite e cellule della pelle per guarire gravi ustioni e ferite. Una fornitura illimitata di cellule umane normali coltivate in laboratorio aiuterebbe

Quanto è importante il ruolo dei telomeri nell’invecchiamento?

Alcune specie longeve, come gli esseri umani, hanno telomeri molto più corti di specie come i topi, che vivono solo pochi anni. Nessuno sa perché. Ma è la prova che i telomeri da soli non determinano la durata della vita. Lo studio di Cawthon ha scoperto che quando le persone vengono divise in due gruppi in base alla lunghezza dei telomeri, la metà con telomeri più lunghi vive in media cinque anni in più rispetto a quella con telomeri più corti. Questo studio suggerisce che la durata della vita potrebbe essere allungata di cinque anni aumentando la lunghezza dei telomeri nelle persone con telomeri più corti. Le persone con telomeri più lunghi sperimentano ancora un accorciamento dei telomeri con l’avanzare dell’età. Quanti anni potrebbero essere aggiunti alla nostra durata di vita interrompendo completamente l’accorciamento dei telomeri? Cawthon crede in 10 anni e forse in 30 anni.

Dopo i 60 anni, il rischio di morte raddoppia ogni 8 anni. Quindi un 68enne ha il doppio delle possibilità di morire entro un anno rispetto a un 60enne. Lo studio di Cawthon ha scoperto che le differenze nella lunghezza dei telomeri rappresentavano solo il 4% di tale differenza. E mentre l’intuito ci dice che le persone anziane hanno un rischio di morte più elevato, solo il 6% è dovuto esclusivamente all’età cronologica. Quando si combinano la lunghezza dei telomeri, l’età cronologica e il sesso (le donne vivono più a lungo degli uomini), questi fattori rappresentano il 37% della variazione del rischio di morire oltre i 60 anni. Quindi, cosa causa il restante 63%?

Una delle principali cause dell’invecchiamento è lo “stress ossidativo”. È il danno al DNA, alle proteine ​​e ai lipidi (grassi) causato dagli ossidanti, che sono sostanze altamente reattive contenenti ossigeno. Questi ossidanti vengono prodotti normalmente quando respiriamo e derivano anche da infiammazioni, infezioni e consumo di alcol e sigarette. In uno studio, gli scienziati hanno esposto i vermi a due sostanze che neutralizzano gli ossidanti e la durata della vita dei vermi è aumentata in media del 44%.

Un altro fattore nell’invecchiamento è la “glicazione”. Succede quando il glucosio, lo zucchero principale che usiamo come energia, si lega ad alcuni dei nostri DNA, proteine ​​e lipidi, lasciandoli incapaci di svolgere il loro lavoro. Il problema peggiora con l’avanzare dell’età, provocando il malfunzionamento dei tessuti corporei, con conseguenti malattie e morte. La glicazione potrebbe spiegare perché gli studi sugli animali da laboratorio indicano che limitare l’apporto calorico prolunga la durata della vita.

Molto probabilmente lo stress ossidativo, la glicazione, l’accorciamento dei telomeri e l’età cronologica – insieme a vari geni – lavorano tutti insieme per causare l’invecchiamento.

Telomeri e altre malattie

Le persone affette da una malattia chiamata discheratosi congenita hanno i telomeri che si accorciano molto più rapidamente del normale. Queste persone sopportano l’invecchiamento precoce e la morte. Affrontano un rischio maggiore di infezioni potenzialmente letali, leucemia e altri tumori del sangue, disturbi intestinali, cirrosi epatica e fibrosi polmonare, un irrigidimento mortale del tessuto polmonare. Inoltre hanno maggiori probabilità di avere capelli grigi, calvizie, scarsa guarigione delle ferite, macchie sulla pelle, disturbi intestinali, rammollimento delle ossa e difficoltà di apprendimento. L’implicazione è che i telomeri possono svolgere un ruolo in tutte queste condizioni, perché coinvolgono tutti tessuti in cui le cellule si dividono spesso. Esistono anche alcune prove che collegano i telomeri accorciati alla malattia di Alzheimer, all’indurimento delle arterie, all’ipertensione e al diabete di tipo 2.

Quali sono le prospettive per l’immortalità umana?

La durata della vita umana è aumentata notevolmente a partire dal 1600, quando la durata media della vita era di 30 anni. Nel 2012, l’aspettativa di vita media negli Stati Uniti era di quasi 79 anni. Le ragioni dell’aumento includono fognature e altre misure igienico-sanitarie, antibiotici, acqua pulita, refrigerazione, e altri sforzi medici per prevenire la morte di bambini e neonati, diete migliorate e un’ assistenza sanitaria.

Alcuni scienziati prevedono che l’aspettativa di vita media continuerà ad aumentare, anche se molti dubitano che la media sarà mai molto più alta di 90 anni. Ma alcuni sostengono che sia possibile una durata di vita molto più lunga.

Cawthon afferma che se tutti i processi di invecchiamento potessero essere eliminati e i danni causati dallo stress ossidativo potessero essere riparati, “una stima è che le persone potrebbero vivere 1.000 anni”.