Telomeres: คืออะไร และส่งผลต่อความชราอย่างไร?
เทโลเมียร์คือ “แคป” ที่ปกป้องปลายสายดีเอ็นเอไม่ให้ถูกทำลายโดยเซลล์ พวกมันประกอบด้วย
พื้นที่ของลำดับดีเอ็นเอซ้ำๆ รวมกับโปรตีนเฉพาะที่ส่วนปลายของโครโมโซม ซึ่งเป็นโครงสร้างที่พันกันแน่นของ DNA และโปรตีนภายในเซลล์ Telomeres มีบทบาทในการทำให้เซลล์แก่เร็วขึ้น แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเป็นอย่างไรสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีโครโมโซมแบบวงกลม ซึ่งรวมถึงมนุษย์ สัตว์อื่นๆ พืช และแม้แต่โพรทิสต์ เซลล์เดียว ก็ มีเทโลเมียร์ Telomeres ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน DNA ไม่ให้เสื่อมโทรมและเสียหาย
หากเซลล์ของเราไม่มีเทโลเมียร์ กลไกของเซลล์จะ “บดเคี้ยวส่วนปลายของโครโมโซมและกลายเป็นยีนที่จำเป็น” แจน คาร์ลเซเดอร์ กล่าว(เปิดในแท็บใหม่)เป็นศาสตราจารย์ที่ Salk Institute for Biological Studies ในแคลิฟอร์เนีย และผู้อำนวยการ Glenn Center for Biology of Aging Research ที่ Salk Institute นอกจากนี้ เซลล์ยังอาจเชื่อมปลายโครโมโซมข้างหนึ่งเข้ากับปลายอีกข้างหนึ่ง ซึ่งเขากล่าวว่าจะเป็น “เหตุการณ์ที่เลวร้าย” สำหรับเซลล์หนึ่งๆ
แต่ละครั้งที่เซลล์แบ่งตัว ส่วนหนึ่งของลำดับการทำซ้ำในเทโลเมียร์จะหายไป เมื่อเทโลเมียร์สั้นเกินกว่าที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เซลล์ก็จะตายหรือหยุดแบ่งตัว ดังนั้นเนื่องจากเซลล์ส่วนใหญ่ไม่สามารถสร้างเทโลเมียร์ขึ้นมาใหม่ได้ เซลล์เหล่านั้นจึงสั้นลงเมื่ออายุมากขึ้น อัตราที่เทโลเมียร์สั้นลงยังสัมพันธ์กับอัตราการแก่
หน้าที่ของเทโลเมียร์คืออะไร?ในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมด เทโลเมียร์จะทำซ้ำลำดับนิวคลีโอไทด์ TTAGGG ซึ่งก็คือไทมีน 2 โมเลกุล อะดีนีน 1 โมเลกุล และกวานีน 3 โมเลกุล นิวคลีโอไท ด์เป็นโมเลกุลที่สร้างลำดับของดีเอ็นเอ ในมนุษย์ ลำดับนี้สามารถเกิดซ้ำได้ถึง 3,000 ครั้ง แต่จำนวนการเกิดซ้ำจะแตกต่างกันไปตามแต่ละสายพันธุ์ ที่ส่วนปลายของเทโลเมียร์จะมี
“ปม” ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า T-loop ซึ่งถูกรักษาไว้โดยโครงสร้างโปรตีนเฉพาะที่เรียกว่าเชลเรตินคอมเพล็กซ์ ที-ลูปและเชลเรตินทำให้เซลล์ทำลายดีเอ็นเอที่ส่วนท้ายของโครโมโซมได้ยากขึ้น ในขณะที่ลำดับซ้ำๆ จะทำให้เกิดชั้นของรหัสพันธุกรรมที่เซลล์สามารถทำลายได้โดยไม่รบกวนการทำงานของดีเอ็นเอที่จำเป็นต่อการทำงาน
ในเซลล์ส่วนใหญ่ Telomeres จะสั้นลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากเซลล์ทำลายรหัสพันธุกรรมมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เซลล์บางชนิด เช่น สเต็มเซลล์ ซึ่งสร้างเซลล์เฉพาะทางหลายชนิดของร่างกาย และเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งสร้างไข่และสเปิร์ม สามารถใช้เอนไซม์ที่เรียกว่าเทโลเมอเรสเพื่อสร้างเทโลเมียร์ขึ้นมาใหม่ได้ งานวิจัยบางชิ้นระบุว่าอาจมีวิธีเพิ่มความยาวของเทโลเมียร์เล็กน้อยในเซลล์ประเภทอื่นๆ
โครโมโซมและนิวเคลียสของเซลล์ที่มีเทโลเมียร์และดีเอ็นเอสำหรับชีววิทยาของมนุษย์(เครดิตรูปภาพ: เก็ตตี้อิมเมจ)เทโลเมียร์กับความชราเซลล์ส่วนใหญ่ไม่สามารถสร้างเทโลเมียร์ขึ้นมาใหม่ได้ ทำให้สั้นลงตลอดอายุของเซลล์และสิ่งมีชีวิต “การที่เทโลเมียร์สั้นลงทำให้เซลล์ของเรามีอายุการใช้งานที่สั้นลงจริงๆ โดยการจำกัดจำนวนการเพิ่มของประชากรเป็นสองเท่าหรือการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่อาจเกิดขึ้นได้” คาร์ลเซเดอร์กล่าว
นับตั้งแต่ผลงานรางวัลโนเบลของเอลิซาเบธ แบล็กเบิร์ น นักชีววิทยา(เปิดในแท็บใหม่)การค้นพบธรรมชาติของเทโลเมียร์และการมีอยู่ของเอนไซม์เทโลเมอเรส การศึกษาหลายชิ้นสนับสนุนความเชื่อมโยงระหว่างอายุทางชีวภาพ ความยาวของเทโลเมียร์ สุขภาพโดยรวม และอัตราการตาย
การศึกษาในปี 2546 ในวารสารThe Lancet(เปิดในแท็บใหม่)พบว่าในกลุ่มตัวอย่างที่ดูเหมือนมีสุขภาพดีที่มีอายุมากกว่า 60 ปี ซึ่งนักวิจัยติดตามเมื่อเวลาผ่านไป ผู้ที่มีเทโลเมียร์สั้นกว่ามีอัตราการเสียชีวิตจากโรคหัวใจและโรคติดเชื้อสูงกว่า ในปี 2013 การศึกษาครั้งแรก(เปิดในแท็บใหม่)ในลักษณะเดียวกันนี้พบว่าการเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตในการออกกำลังกาย อาหาร การจัดการความเครียด และการสนับสนุนทางสังคมมีความสัมพันธ์กับความยาวของเทโลเมียร์ที่เพิ่มขึ้นในผู้ชายกลุ่มเล็กๆ ที่เป็นมะเร็งต่อมลูกหมากที่มีความเสี่ยงต่ำ
การทบทวน ในปี 2022(เปิดในแท็บใหม่)พบว่าการออกกำลังกายระดับปานกลางถึงหนักอย่างสม่ำเสมอช่วยรักษาความยาวของเทโลเมียร์ได้ อัตราการสั้นลงของเทโลเมียร์นั้นสัมพันธ์กับอายุขัยของสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด การศึกษาปี 2019 ในวารสารProceedings of the National Academy of Sciences(เปิดในแท็บใหม่)พบว่าในขณะที่การวัดความยาวเทโลเมียร์ของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไปไม่มีความสัมพันธ์กับอายุขัย แต่ยิ่งเทโลเมียร์ของสิ่งมีชีวิตมีความยาวลดลงอย่างรวดเร็วเท่าใด อายุขัยของพวกมันก็จะสั้นลงเท่านั้น
