Telomeerit – kun kengännauha lähtee purkautumaan

Solut pystyvät jakautumaan elämänsä aikana vain tietyn kertamäärän. Tästä pitävät huolen kromosomien päissä olevat toistojaksot, telomeerit. Telomeereja on kuvattu kengännauhojen päässä oleviksi muovisuojiksi – kun suoja on liian kulunut, kengännauha lähtee purkautumaan. Samoin käy lopulta solujemme DNA:lle. Telomeerien pituuden on havaittu olevan yhteydessä elinikään – mitä lyhemmät telomeerit, sitä lyhempi odotettavissa oleva elinikä. Mutta ovatko lyhentyneet telomeerit vanhenemisen syy vai seuraus?

Telomeeri on solun ikääntymisen mittari

Telomeerit ovat kromosomien päissä olevia DNA-jaksoja, jotka lyhenevät jokaisessa solunjakautumisessa. Tavallisesti solun jakautuessa sen DNA kahdentuu muodostaen lopulta kaksi identtistä solua. Kun telomeerit ovat lyhentyneet liikaa, ei solu kykenekään enää jakautumaan, vaan se ohjataan hajoamaan solun omien kierrätysjärjestelmien kautta.

Telomeerien toiminnan selvittäminen oli niin merkittävä löytö, että siitä myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 2009. Viitteitä kromosomien päissä sijaitsevista suojaavista rakenteista oli tosin löydetty jo 1940-luvulla. 1960-luvulla puolestaan havaittiin, että ihmisen solut jakautuvat soluviljelmissä vain tietyn kertamäärän. Tätä kynnystä kutsutaan yhä Hayflickin rajaksi (Hayflick limit) löytäjänsä mukaan. Nykyisin tiedetään, että juuri telomeerien pituus rajoittaa solun jakautumisen kertamäärää.

Telomeraasi takaa syöpäsoluille ikuisen elämän

Yksi syöpäsoluille tyypillinen ominaisuus on telomeraasin tuotanto. Telomeraasi on entsyymi,  joka estää telomeereja lyhenemästä. Tässä piileekin syöpäsolujen vaarallisuus – kyky jakautua loputtomasti ja hallitsemattomasti. Tätä kykyä ei muilla soluilla ole, sillä ne eivät tuota telomeraasia. Syöpäsolut siis ovat löytäneet ikuisen nuoruuden ja kuolemattomuuden. Tutkimuksessa tätä syöpäsolujen erityiskykyä käytetään hyödyksi. Esimerkkinä, solubiologian alalla yksi käytetyimmistä solulinjoista ovat HeLa-solut, jotka ovat vuonna 1951 kohdunkaulan syöpään kuolleen Henrietta Lacksin syöpäsoluja. Tämä solulinja on siis edistänyt tieteellistä tutkimusta jo lähes 70 vuoden ajan.

Pitkät telomeerit – pitkä elinikä?

Telomeerit voidaan lukea ohjelmoidun ikääntymisen teorian alle. Ihmisillä telomeereihin kytkettyä ikääntymistä mallintaa sairaus nimeltä progeria. Progeria on tunnetuin ennenaikaista ikääntymistä aiheuttava perinnöllinen sairaus, jonka yksi piirre on poikkeuksellisen lyhyet telomeerit. Taudissa tietty geenimutaatio aiheuttaa lapsen vanhenemisen jopa kymmenen kertaa normaalia nopeammin, ja suurin osa tautia sairastavista menehtyy alle 16-vuotiaina. Progeriaa sairastavat vanhenevat nopeutuneesti ainoastaan fyysisesti, henkisiltä kyvyiltään he ovat ikäisensä tasolla. Myös Downin oireyhtymän on havaittu olevan yhteydessä lyhyisiin telomeereihin ja varhaiseen ikääntymiseen.

Telomeerien pituudella on havaittu yhteys elinikään myös terveillä ihmisillä – mitä pidemmät telomeerit, sitä enemmän vuosia on edessä. Telomeerien pituus kuitenkin vaihtelee suuresti tutkittaessa saman ikäisiä terveitä ihmisiä. Kaikissa tutkimuksissa yhteyttä telomeerien pituuden ja odotettavissa olevan eliniän välillä ei ole havaittu. Yksi syy voi olla se, että telomeerien pituutta mitataan ihmisillä soluista, joita on helpoin saada eli verestä. Tiedetään kuitenkin, että elimistön osat ikääntyvät eri tahtia, jolloin verisolujen telomeerien pituus ei välttämättä edusta koko kehon ikääntymistä.  Ihmiskehon eri soluilla on myös hyvin erilainen jakautumiskyky ja -tarve. Esimerkiksi suolen pintasolut uudistuvat tiuhaa tahtia, kun taas hermosolut voivat säilyä koko elämän. Se, ettei solu kykene enää jakautumaan ei automaattisesti tarkoita, että sen on tullut elämänsä päähän.

On selvää, että telomeerien pituus on yhteydessä solujen jakautumiskykyyn soluviljelmissä. Ne voivat myös osaltaan vaikuttaa ikääntymisnopeuteen tietyissä sairauksissa. Sen sijaan täyttä varmuutta siitä, onko telomeerien pituus terveillä ihmisillä vanhenemisen syy vai seuraus, ei vielä ole. Vaikkei telomeerien pituus yksin selitä koko ikääntymisprosessia, vaikuttaisi se kuvastavan hyvin yksilön biologista ikää.

Lähteet:

• Varela E & Blasco MA. 2009 Nobel Prize in Physiology or Medicine: telomeres and telomerase Oncogene. 2010 Mar 18;29(11):1561-5.
• Hayflick L. How and why we age. Exp Gerontol. 1998 Nov-Dec;33(7-8):639-53.
• https://www.terveyskirjasto.fi/xmedia/duo/duo96699.pdf
• https://yle.fi/uutiset/3-9553867
• Ahmed MS, Ikram S, Bibi N, Mir A. Hutchinson-gilford progeria syndrome: A premature aging disease. Mol Neurobiol. 2018;55(5):4417-4427
• Gordon LB, Cao K, Collins FS. Progeria: Translational insights from cell biology. J Cell Biol. 2012;199(1):9-13.
• Cawthon RM, Smith KR, O’Brien E, Sivatchenko A, Kerber RA. Association between telomere length in blood and mortality in people aged 60 years or older. Lancet. 2003;361(9355):393-395.
• Bischoff C, Petersen HC, Graakjaer J, et al. No association between telomere length and survival among the elderly and oldest old. Epidemiology. 2006;17(2):190-194.
• Aviv A. Chronology versus biology. Telomeres, essential hypertension, and vascular aging. Hypertension 2002;40:229–32