¿Podemos permanecer jóvenes para siempre, o incluso recuperar jóvenes perdidos?
La investigación del laboratorio del profesor Julian Chen en la Facultad de Ciencias Moleculares de la Universidad Estatal de Arizona descubrió recientemente un paso crucial en el ciclo catalítico de la enzima telomerasa. Este ciclo catalítico determina la capacidad de la enzima telomerasa humana para sintetizar "repeticiones" de ADN segmentos específicos de ADN de seis nucleótidos en los extremos de los cromosomas, y así permitir la inmortalidad en las células. La comprensión del mecanismo subyacente de la acción de la telomerasa ofrece nuevas vías hacia terapias eficaces contra el envejecimiento. Ilustración que representa la enzima telomerasa Esta figura representa la enzima telomerasa y los telómeros.relativo a un cromosoma.
Las células humanas típicas son mortales y no pueden renovarse para siempre. Como demostró Leonard Hayflick hace medio siglo, las células humanas tienen una vida útil replicativa limitada, y las células más viejas alcanzan este límite antes que las células más jóvenes. Este "límite de Hayflick" de célulasla vida útil está directamente relacionada con el número de repeticiones de ADN únicas que se encuentran en los extremos de los cromosomas que contienen material genético, estas repeticiones de ADN son parte de las estructuras protectoras de protección, denominadas "telómeros", que protegen los extremos de los cromosomas del ADN no deseado y no garantizadoreordenamientos que desestabilizan el genoma.
Cada vez que la célula se divide, el ADN telomérico se contrae y finalmente no logrará asegurar los extremos del cromosoma. Esta reducción continua de la longitud de los telómeros funciona como un "reloj molecular" que cuenta hasta el final del crecimiento celular. La capacidad disminuida de las célulascrecer está fuertemente asociado con el proceso de envejecimiento, con una población celular reducida que contribuye directamente a la debilidad, enfermedad e insuficiencia orgánica.
La fuente de la juventud a nivel molecular
Contrarrestando el proceso de contracción de los telómeros está la enzima, la telomerasa, que posee la clave para retrasar o incluso revertir el proceso de envejecimiento celular. La telomerasa compensa el envejecimiento celular alargando los telómeros, agregando repeticiones perdidas de ADN para agregar tiempo en la cuenta regresiva del reloj molecular, extendiendo efectivamente la vida útil de la célula. La telomerasa alarga los telómeros sintetizando repetidamente repeticiones de ADN muy cortas de seis nucleótidos - los bloques de construcción de ADN - con la secuencia "GGTTAG" en el cromosoma termina desde una plantilla de ARN ubicada dentro de la enzima mismaSin embargo, la actividad de la enzima telomerasa es insuficiente para restaurar completamente las repeticiones perdidas de ADN telomérico, ni para detener el envejecimiento celular.
La reducción gradual de los telómeros afecta negativamente la capacidad de replicación de las células madre adultas humanas, las células que restauran los tejidos dañados y / o reponen los órganos envejecidos en nuestros cuerpos. La actividad de la telomerasa en las células madre adultas simplemente ralentiza la cuenta regresiva de la moléculareloj y no inmortaliza por completo estas células. Por lo tanto, las células madre adultas se agotan en individuos de edad avanzada debido al acortamiento de la longitud de los telómeros que da como resultado un mayor tiempo de curación y degradación del tejido orgánico de poblaciones celulares inadecuadas.
Aprovechando todo el potencial de la telomerasa
Comprender la regulación y la limitación de la enzima telomerasa promete revertir el acortamiento de los telómeros y el envejecimiento celular con el potencial de extender la vida humana y mejorar la salud y el bienestar de las personas mayores. Investigación del laboratorio de Chen y sus colegas, Yinnan Chen, Joshua Podlevsky y Dhenugen Logeswaran, descubrieron recientemente un paso crucial en el ciclo catalítico de la telomerasa que limita la capacidad de la telomerasa para sintetizar repeticiones de ADN telomérico en los extremos cromosómicos.
"La telomerasa tiene un sistema de frenado incorporado para garantizar una síntesis precisa de las repeticiones correctas de ADN telomérico. Sin embargo, este freno de protección también limita la actividad general de la enzima telomerasa", dijo el profesor Chen.liberar los frenos de la enzima telomerasa tiene el potencial de restaurar la longitud perdida de los telómeros de las células madre adultas e incluso revertir el envejecimiento celular en sí mismo ".
Este freno intrínseco de la telomerasa se refiere a una señal de pausa, codificada dentro de la plantilla de ARN de la telomerasa misma, para que la enzima detenga la síntesis de ADN al final de la secuencia 'GGTTAG'. Cuando la telomerasa reinicia la síntesis de ADN para la próxima repetición de ADN,esta señal de pausa todavía está activa y limita la síntesis de ADN. Además, la revelación del sistema de frenado finalmente resuelve el misterio de décadas de por qué un solo nucleótido específico estimula la actividad de la telomerasa. Al dirigirse específicamente a la señal de pausa que impide reiniciar la síntesis repetida de ADN,La función enzimática de la telomerasa puede sobrealimentarse para evitar mejor la reducción de la longitud de los telómeros, con el potencial de rejuvenecer las células madre adultas adultas envejecidas.
Las enfermedades humanas que incluyen disqueratosis congénita, anemia aplásica y fibrosis pulmonar idiopática se han relacionado genéticamente con mutaciones que afectan negativamente la actividad de la telomerasa y / o aceleran la pérdida de la longitud de los telómeros. Este acortamiento acelerado de los telómeros se parece mucho al envejecimiento prematuro con un mayor deterioro de los órganos yun acortamiento de la vida del paciente de poblaciones de células críticamente insuficientes. El aumento de la actividad de la telomerasa es el medio aparentemente más prometedor para tratar estas enfermedades.
Si bien una mayor actividad de la telomerasa podría llevar a los jóvenes a las células que envejecen y curar enfermedades prematuras similares al envejecimiento, demasiado de algo bueno puede ser perjudicial para el individuo. Así como las células madre jóvenes usan la telomerasa para compensar la pérdida de longitud de los telómeros, las células cancerosas emplean la telomerasapara mantener su crecimiento aberrante y destructivo. El aumento y la regulación de la función de la telomerasa deberán realizarse con precisión, recorriendo una línea estrecha entre el rejuvenecimiento celular y un mayor riesgo de desarrollar cáncer.
A diferencia de las células madre humanas, las células somáticas constituyen la gran mayoría de las células del cuerpo humano y carecen de actividad de telomerasa. La deficiencia de telomerasa de las células somáticas humanas reduce el riesgo de desarrollo de cáncer, ya que la telomerasa alimenta el crecimiento descontrolado de las células cancerosas. Por lo tanto,no se desean medicamentos que aumenten la actividad de la telomerasa indiscriminadamente en todos los tipos de células. Con el objetivo de aumentar con precisión la actividad de la telomerasa selectivamente dentro de las células madre adultas, este descubrimiento revela el paso crucial en el ciclo catalítico de la telomerasa como un nuevo objetivo farmacológico importante.selectivo o diseñado para aumentar la actividad de la telomerasa exclusivamente dentro de las células madre para el tratamiento de enfermedades, así como terapias antienvejecimiento sin aumentar el riesgo de cáncer.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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