Telomer Nedir ve Neden Kısalır?

Telomer uzunluğunun hücrelerin yaşını gösterdiği fikrini teorik olarak ilk defa 1960’lı yıllarda Leonard Hayflick adlı araştırmacı ileri sürmüş ve biyolojik yaşlanmayla ilgili temel karar vericinin telomerler olduğunu savunmuştur. Telomer teorisine göre; telomer uzunluğu belli bir sınırın altına düştüğünde hücre daha fazla bölünemez ve ölür. Bu sebeple doku eskisi kadar iyi yenilenemez ve yaşlanır. bir hücrenin kaç kez bölüneceği ve kaç defa bölündükten sonra telomerlerin kısalıp yok olacağı hücrenin genetik hafızasında yazılıdır. Bilim adamlarına göre, telomeri kısa olan kişilerin yaşam süresi de kısa olmaktadır.

Telomer Nedir?

Hücrenin ve organizmaların yaşlanmasını tetikleyen bir yapı taşı olan telomer, kromozomların en uç kısımlarına verilen addır. Araştırmalar, telomerlerin hayat süresini belirleyen karar vericilerden biri olduğunu göstermektedir.

Telomerik yapılar, tekrarlayan TTAGGG ünitelerinden oluşmaktadır. Hücrenin her bölünmesinde telomerik uçlardan bir miktar DNA kaybedilir ve hücre yaşlandıkça telomerler kısalır. Telomerler kısaldıkça hücrelerin bölünmesi zorlaşır, yenilenemeyen hücreler ölür. Bu da, yaşlanma ve yaşlanmaya bağlı hastalıkların ortaya çıkması demek.

Yaşam Süresinin Sırrı DNA’nın Yapı Taşı Kromozomların Ucundaki Telomerlerde!

Yaşlanmayla ilgili hücre düzeyindeki metabolik değişimler anne karnındayken başlamaktadır. Son bulgular, anne rahmindeki embriyonik hayatın belli bir döneminden sonra hücrelerdeki kromozomların yavaş yavaş yaşlanmaya başladığını göstermektedir. Hücrelerde yer alan telomerlerdeki kısalma, embriyon dönemin 4. ve 7. aylarında başlayarak, hayat boyu aşamalı olarak sürer. Örneğin yeni doğan bir bebekte telomerler oldukça uzunken, 70 yaşındaki bir insanda ise telomerlerin boyu çok kısadır.

Telomerlerin uzunluğu, sperm ve yumurta hücrelerinde 20 kb (kilobaz), fetal ve neonatal hücrelerde 15 kb, yetişkin hücrelerinde 10 kb ve yaşlı hücrelerde 5 kb’dır. Telomerler, ortalama 60 ila 80 hücre bölünmesi sonunda 5 kb’ye kadar kısalır ve hücrelerde yaşlanmanın biyolojik ve fizyolojik belirtileri ortaya çıkmaya başlar.  Kısa telomerler, DNA hasarına benzer bir sinyal üreterek, gerek yaşlanmayı gerekse de programlı hücre ölümünü tetikler.

Araştırmalar

Dr. Leonard Hayflick, 1961’de insan hücrelerinin bölünerek çoğalmasıyla ilgili araştırmalar yaparken  cenin hücrelerinin en fazla 100 kere bölünebildiğini, 70 yaşındaki bir insanın hücrelerinin ise 20 defa bölündükten sonra öldüğünü tespit etti. Dr.Hayflick tarafından keşfedilen bölünme sınır sayısı Hayflick Limiti olarak da bilinir. Dr. Hayflick, hücre içinde bölünmenin ne zaman durdurulacağı konusunda bir çeşit saat olduğunu ileri sürmüş, eğer kültüre alınmış hücreler dondurulursa ve 10 yıl sonra buzları çözülürse hücrenin bölünmesine kaldığı yerden yeniden başlayacağını ifade etmiştir. Bilim adamlarına göre bu biyolojik saat telomerlerdir.

1990’lı yıllarda Carol Greider ile Calvin Harley adlı Amerikalı araştırmacılar, Leonard Hayflick’in üzerinde durduğu hücrelerin ölüm sebebinin sırrını aydınlatmak için çalışmalara başladılar. İlk olarak insan cildinde bulunan fibroblast olarak bilinen hücrelerle ilgili incelemeler yaptılar. Sözkonusu hücreler güneş yanıklarında, kesilme ya da yaralanma durumunda hücrenin hasara uğrayan kısmını terk edip bölünerek o kısmı onarmaya çalışıyorlardı. İki araştırmacı, bu hücrelerin her birinin kromozomlarının ucunda telomer adlı lifimsi kromozomu keşfettiler. Telomer hücrenin her bölünüşünde kısalıyordu. Hücre 50 defa bölündüğünde artık boyu hücrenin yeniden bölünmesine imkan sağlayacak kadar uzun kalmıyordu ve bu da cildin yaşlanmasına neden oluyordu. Aynı durum damarların çeperlerinde ve eklemlerin kıkırdaklarında da görülüyordu. Greider ve Harley daha sonra kanserli hücreler üzerinde araştırmalarını sürdürdüler. Fakat kanserli hücredeki telomarlar hücreler bölündükçe kısalmıyordu. Tam aksine Kanserli hücrelerdeki telomerler sonsuza dek çoğalmaya devam ediyordu. Kanserin tedavi edilememesinin sebeplerinden birinin de telomerın kısalmaması olduğunu keşfeden araştırmacılar, yaptıkları deneylerde kanserli hücrelerin yüzbinlerce defa bölünmesine rağmen üremeye devam ettiklerini saptadılar. Greider ve Harley, normal bir hücredeki telomerlerin kısalmasını engelleyerek yaşlanmayı önlemek ve kanserli hücrelerdeki telomerlerin kısalmasını sağlayarak hastalığı sona erdirmek için araştırmalarını sürdürdüler. Greider ve Harley’in kuramına göre telomerin kapalı duruma getirilmesi kanserli hücreyi etkisizleştirecek veya telomerin açılması hücrelerin ölümsüzlüğünü sağlayacak. Telomerin 100 bölünme sonunda iyice kısaldığını gören araştırmacılara göre, bunu sağlamak için hücrelerin tam zayıfladığı, telomerlerin de kısaldığı dönemde telomerler laboratuvar ortamında çıkartılarak uzatılacak ve yeniden vücuda enjekte edilecek.

Telomeraz Enzimi

• Dr.Elizabeth Blackburn, telomeraz olarak adlandırılan organik maddenin varlığını keşfederek 2009 yılında Nobel Tıp Ödülü‘nü kazanmıştır. Telomer boyu ve telomeraz aktivitesi hücrenin kaç defa bölüneceğini belirleyen mekanizmadır ve bir tür moleküler saat işlevine sahiptir.

• Telomeraz enziminin görevi kısalan telomerleri onarmaktır. Eğer telomerazlar gerektiği çalışmazsa  yaşlanma süreci hızlanır. Telomer zincirlerinin uzun kalması telomeraz enzimi sayesinde gerçekleşir. Telomeraz, bir hücrede ne kadar aktifse telomer uzunluğu da o denli fazla korunur. Telomerlerin uzun olması da hücrelerin bölünme kapasitesini artırır.

• İspanyol Ulusal Kanser Araştırma Merkezi direktörü Dr. Maria Blasco, vücudun doğal telomeraz seviyesini artırarak onun gençleştirilmesinin mümkün olduğunu, bu konuyla ilgili laboratuar fareleri üzerinde yaptıkları deneyde farelerin yaşam süresinin %40 oranında arttığını ifade etmiştir.

• Hücre biyoloğu J. Shay ve nörolog W. Write, hücre seviyesindeki yaşlanmayı durduracak bir yöntem bulduklarını açıklamışlardır. Araştırmacılar, alın bölgesinden aldıkları deri hücrelerine, telomeraz  enzimin salgılanmasını sağlayan geni eklemişlerdir. Normal koşullarda alın hücreleri 60 kez bölünebilirken, bu durumdaki hücreler herhangi engellemeyle karşılaşmadan 300 defadan daha fazla bölünmüşlerdir. Araştırmacılar, bu yöntemin hücre yaşlanmasını oldukça yavaşlatacağını düşündüklerini belirtmişlerdir.

• Koreli bilim adamları geliştirdikleri bir modelle ilk kez canlı bir organizma üzerinde kromozom uçlarının gerçekten de uzun yaşamla ilişkili olduğunu göstermişlerdir. Bilim adamları geçici bir gen değişimiyle C.elegans solucanının kromozom uçlarını uzatmışlar ve değişimden geçirilmeyen solucanlarla karşılaştırmışlardır. Araştırma sonucuna göre kontrol grubundaki solucanlar 20 gün yaşarken uzun telomerlilerin ise 24 gün yaşadıkları tespit edilmiştir. Telomerlerin sadece hücrenin bölünmesi üzerinde etkili olmadığını aynı zamanda uzun yaşamın, kromozom uçlarının hücreleri stres ve bozulmaya karşı korumalarıyla da bağlantılı olduğunu ve uzun telomerlerin hücre içindeki belli başlı sinyal yollarını etkileyerek stresten koruduğunu belirtmişlerdir. Söz konusu çalışma Nature Genetics adlı dergide yayınlanmıştır.

Doly Neden Öldü?

İskoçya’daki Roslin Enstitüsü tarafından 5 Haziran 1996’da bir koyunun göğüs hücrelerinden klonlanan Doly, Şubat 2003’de koyunlarda sıkça rastlanan bir viral enfeksiyon nedeniyle ölmüştür.

Bir koyunun yaşam süresi ortalama 12 yıldır. Somatik hücrelerden alınan çekirdekle klonlanan Doly, 6 yaşına geldiğinde 12 yaşındaki bir koyunda görülmesi gereken hastalıklara yakalanmıştır. Doly’nin neden erken yaşlandığı araştırılmış ve bunun sebebinin, telomer uçlarındaki kısalmalar olabileceği düşünülmüştür. Zira, klonlanacak genetik materyalin alındığı koyun 6 yaşındaydı ve telomerlerinde ciddi ölçüde kısalma meydana gelmişti. Diğer bir ifadeyle, Doly doğduğunda 6 yaşındaydı ve 6 yıl daha yaşayarak normal bir koyunun yaşayacağı süreyi tamamlamıştı.

Telomer Uzunluğunu Etkileyen Faktörler Neler?

• Bilim adamlarının ifadesine göre telomer uzunluğunu ve telomerlerin kısalma oranını etkileyen temel faktörler genetik yapı, çevre ve yaşam tarzıdır. Sigara, stres, aşırı kilo veya beslenme şekli, egzersiz, uyku gibi etkenler de biyolojik yaşlanmayı etkilemektedir. İnflamasyona yol açan ya da oksidatif stresi artıran beslenme tarzı, telomer boyunun hızlı kısalmasına sebep olur. Karbonhidratlar, şekerli maddeler, işlem görmüş ve saflaştırılmış besinler, asitli içecekler, yapay tatlandırıcılar, trans ve doymuş yağlar telomer boyunun kısalmasına yol açar.

• Çok sayıda araştırma yoğun stresin telomeri onaran ve kısalmasını yavaşlatan telomeraz adlı enzimi baskılayarak telomer kısalmasını hızlandırdığını göstermektedir.

• Proceeding of the National Academy of Science adlı dergide yayınlanan araştırmaya göre, annenin hamilelik döneminde yoğun strese maruz kalması çocuğun telomerlerinin kısalmasına neden olmaktadır. Araştırmacıların ifadesine göre bu çocukların hücreleri, annesi hamileliğinde yoğun stres yaşamamış olan yaşıtlarına nazaran 3,5 yıl daha yaşlıdır.

• California Üniversitesi’nde genç ve orta yaştaki 58 annenin katıldığı bir çalışma, psikolojik stresin doğrudan biyolojik yaş üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Bu kadınların 39’u uzun zamandır, otizm gibi kronik hastalığı bulunan çocuklarına bakıyordu. Annelerin hepsinden kan örnekleri alınarak akyuvarlarının DNA yapıları analiz edilmiştir. İnceleme sonunda, ağır stres altında olan kadınların telomeraz aktivitesinin azaldığı ve telomer adlı DNA zincirlerinin diğer kadınlara göre  çok daha kısa olduğu saptanmıştır

• Almanya’daki Saarland Üniversitesi bilimadamlarınca yapılan ve sonuçları Circulation adlı dergide yayınlanan araştırma, uzun süreli yapılan sporun telomerazı etkinleştirdiği ve akyuvarlardaki kromozomların her iki ucunda bulunan telomerlerin kısalmasını azalttığını göstermiştir.

Telomer Testi

Testi geliştiren uzmanlara göre, telomerlerin uzunluğu veya kısalığı bir insanın ne kadar hızlı yaşlandığının da en doğru göstergesidir. Bu şekilde insanın biyolojik yaşının, kronolojik yaşından daha fazla olup olmadığı anlaşılabilir.

Telomer testinde telomer boyu PCR yöntemiyle ölçülür. Test için kan örneği, yanaktan alınan küçük bir doku örneği veya tükürük örneği yeterli olur. Vücudun genel durumunu gösterdiği için bu testte akyuvarlardaki telomer uzunluğu ölçülmektedir. Telomer boyunun uzun çıkması kişinin yaşlanma hızının az olduğunu göstermekle birlikte, bir insanın kaç ay veya kaç yıl ömrü kaldığı kesin olarak tespit edilemez. Testin maliyeti ise 500 euro.

Telomerler ve Omega-3

Kalb hastası olan 608 kişinin 6 yıl boyunca izlendiği bir araştırma, kan omega–3 yağ asidi düzeyinin, telomer uzunluğunu etkileyen faktörlerden biri olduğunu göstermiştir. Çalışmanın başlangıcında, hastalardan kan alınarak omega–3 yağ asitlerinin miktarları ve telomer uzunlukları belirlenmiştir. Araştırmaya göre, 6 yıllık sürede oluşan telomer kısalması kandaki omega–3 yağ asidi seviyesiyle ters orantılıdır. Başlangıçta, omega–3 oranı en düşük olanlardaki telomerin kısalma hızı, en yüksek olanlara göre 2,6 kat daha fazlaydı. Söz konusu araştırma Journal of American Medical Association‘da yayınlanmıştır.