Функции теломерного аппарата в развитии процессов старения

Найдено значительное число белков, связывающихся с ДНК теломерных повторов или с их белковыми комплексами, формирующимися на концах хромосом. Теломеры имеют способность создавать ассоциаты друг с другом. Они вовлечены в формирование ядерных доменов, что важно для регуляции транскрипции, спаривания сестринских хроматид в митозе и для гомологичного синапсиса в мейозе. Теломерные концы хромосом не подвергаются репарации ДНК в отличие от разорванных концов хромосом. Теломеры обеспечивают особый механизм введения дополнительных копий теломерной ДНК к концам хромосом, это необходимо для компенсации потери последовательностей ДНК вследствие неполнойрепликации.

В процессе старения организма не происходит обновления клеточной популяции во многих тканях, а клеточная пролиферация не бесконечна. Для активной пролиферации клеток теломерные последовательности не должны становиться короче определенного порогового размера. После достижения критической длины теломерной ДНК запускаются процессы остановки клеточного цикла. Сигнал укорочения теломер воспринимается клеткой как повреждение ДНК. Белки АТМ и р53, участвующие в мониторинге и регуляции теломерной ДНК, воспринимают этот сигнал в клеточный цикл. После этого соматические клетки совершают ограниченное число делений и приходят в состояние необратимой остановки в фазах клеточного цикла G1 и G2-M, которое и характеризуется старением. Доказательством этому служат взятые у больных фибробласты, которые ускоренно теряют теломерную ДНК, что активирует белок р53 и ведет к преждевременному старению. По мере укорачивания теломер происходит повышение молекулярного беспорядка. Множество биологических изменений, происходящих в нормальных клетках при старении нарушают внутреннюю среду, приводя к развитию клеточного старения. Эти изменения повышают вероятность развития патологических процессов, приводящих к завершению онтогенеза, задолго до достижения максимальной продолжительности жизни. Существует взаимосвязь между уменьшением длины теломерного участка и лимитом Хейфлика. Для его преодоления клетки должны активировать ген теломеразы. Учитывая, что ДНК-полимераза не может восстанавливать линейную хромосому полностью, необходим специальный механизм для поддержания концевых участков хромосом. Эту роль выполняет теломераза, открытая в 1985 году учеными Грайдером и Блэкборном. (Груиченко Е.В.2009.).