Inligting

Hoe behou muskiete telomeerlengte?

Hoe behou muskiete telomeerlengte?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Terwyl die oorgrote meerderheid eukariotiese organismes hul chromosoompunte (telomere) handhaaf via telomerase, 'n ensiemstelsel wat kort, tandem-herhalings op die punte van chromosome genereer, ander meganismes soos die transposisie van retrotransposons (bv. Drosophila) of rekombinasie (bv. Gis) kan ook in sommige spesies gebruik word.

Ek wil graag weet van jou gedagtes oor die moontlike meganismes wat telomere lengtes in muskiete reguleer.


Dit blyk dat die huidige model is dat rekombinasie die meganisme is waarmee telomeerlengte in die malariavektor gehandhaaf word Anopheles gambiae. Hier is 'n uittreksel van Roth et al papier wat die rekombinasie meganisme voorgestel het:

Die invoeging van 'n transgeniese pUChsneo plasmied aan die linkerkant van chromosoom 2 het 'n unieke merker verskaf vir die meting van die dinamika van die 2L telomeer oor 'n tydperk van ongeveer 3 jaar. Die terminale lengte was relatief uniform in die bevolking van 1993, met die chromosome wat eindig binne die witgenvolgorde van die ingevoegde transgeen. Gekloonde terminale chromosoomfragmente eindig nie in kort herhalingsreekse wat deur telomerase gesintetiseer kon word nie. Teen die einde van 1995 het die chromosoompunte heterogeen geword: sommige het verder verkort terwyl ander chromosome verleng is deur 'n deel van die geïntegreerde pUChsneo plasmied te regenereer. 'n Model word aangebied vir verlenging van die 2L-chromosoom deur rekombinasie tussen homoloë 2L-chromosoompunte deur gebruik te maak van die gedeeltelike plasmiedduplisering wat tydens die oorspronklike integrasie daarvan gegenereer is.

U sal moontlik ook belangstel in hierdie artikel: Gene wat nodig is om telomere in die afwesigheid van telomerase in Saccharomyces cerevisiae te onderhou, en kyk dan of daar muskiethomoloë van die geïdentifiseerde gisgene is wat by telomeeronderhoud betrokke kan wees.


Wetenskaplikes vind manier om die lengte van menslike telomere te vergroot

Die verkorting van menslike telomere - kappies wat ons chromosome beskerm teen agteruitgang - hou verband met veroudering en siektes. Nou sê navorsers van die Stanford University School of Medicine, CA, dat hulle 'n manier gevind het om hierdie telomere te verleng, wat moontlik die deur oopmaak vir nuwe behandelings vir baie ouderdomsverwante en genetiese toestande.

Deel op Pinterest Navorsers sê hulle het 'n manier gevind om menslike telomere te verleng - die beskermende pette aan die einde van chromosome.

Die navorsingspan, gelei deur John Ramunas, PhD, en Eduard Yakubov, PhD, publiseer hul bevindinge in Die FASEB-joernaal.

Chromosome is draadagtige strukture wat aan die einde van DNA-stringe geleë is wat al ons genetiese inligting bevat. Telomere beskerm ons chromosome teen beskadiging tydens seldeling.

Telomere word egter korter met elke seldeling en kan 'n punt bereik waar hulle nie meer die chromosome kan beskerm nie, sodat hulle kan agteruitgaan. Dit lei tot veroudering en ontwikkeling van siektes.

Om menslike selle in die laboratorium te bestudeer, is belangrik om nuwe maniere te vind om sulke siektes te behandel, maar die span sê die verkorting van telomere maak dit 'n uitdaging; dit stel navorsers net in staat om selle oor 'n paar afdelings te monitor voordat hulle sterf.

Maar nou sê Ramunas, Yakubov en hul span dat hulle 'n manier gevind het om die lengte van telomere te verleng, wat die aantal menslike selle wat beskikbaar is vir studie, kan vergroot.

Om die telomeerlengte te vergroot, het die span 'n aangepaste tipe ribonukleïensuur (RNA) gebruik wat die koderingsvolgorde van TERT bevat.

TERT is die aktiewe komponent van telomerase - 'n ensiem wat deur stamselle uitgedruk word en wat die gesondheid van telomere handhaaf terwyl dit na die volgende generasie oorgedra word. Alhoewel stamselle TERT uitdruk, merk die navorsers op dat die meeste ander seltipes dit nie doen nie.

In hul studie verduidelik die navorsers dat die bekendstelling van so min as drie toepassings van die aangepaste RNA (genoem gemodifiseerde TERT mRNA) oor menslike selle oor 'n paar dae die lengte van telomeer met tot 10%verhoog het. Jong mense beskik oor telomere wat ongeveer 8,000-10,000 nukleotiede lank is, merk die span op, maar die aangepaste TERT-koderende RNA het die telomeerlengte met ongeveer 1,000 nukleotiede verhoog.

Die navorsers sê boonop dat menslike velselle wat met gemodifiseerde TERT -mRNA behandel is, ongeveer 28 keer meer verdeel het as dié wat onbehandeld gebly het, terwyl menslike spierselle nog drie keer verdeel is.

Ramunas sê die span was aangenaam verras om te vind dat gemodifiseerde TERT-mRNA die telomeerlengte effektief verhoog het.

'Vorige pogings om mRNA-koderende TERT te lewer, het 'n immuunrespons teen telomerase veroorsaak, wat nadelig kan wees,' voeg hy by.

'Daarteenoor is ons tegniek nie -immunogeen. Bestaande verbygaande metodes om telomere uit te brei, werk stadig, terwyl ons metode slegs oor 'n paar dae optree om telomerekorting wat meer as 'n dekade van normale veroudering plaasvind, om te keer. Dit dui daarop dat 'n behandeling volgens ons metode kort en ongereeld kan wees. ”

Die navorsers sê dat hul nuwe tegniek kan lei tot nuwe behandelings vir ouderdomsverwante siektes en genetiese toestande wat verband hou met telomerekorting, soos Duchenne-spierdistrofie-'n oorerflike neuromuskulêre toestand wat na raming 1 uit 3600 manlike babas in die VSA sal beïnvloed.

Studie-medeskrywer Helen Blau voeg by:

“Nou het ons 'n manier gevind om menslike telomere met soveel as 1 000 nukleotiede te verleng, deur die interne horlosie in hierdie selle terug te draai met die ekwivalent van baie jare van menslike lewe. Dit verhoog die aantal selle wat beskikbaar is vir studies soos dwelmtoetsing of siektemodellering aansienlik.

Eendag kan dit moontlik wees om spierstamselle te teiken in 'n pasiënt met Duchenne-spierdistrofie, byvoorbeeld om hul telomere uit te brei. Daar is ook implikasies vir die behandeling van toestande van veroudering, soos diabetes en hartsiektes. Dit het werklik die deure oopgemaak om alle moontlike moontlike gebruike van hierdie terapie te oorweeg. ”

Die navorsers beplan nou om te ondersoek hoe die aangepaste TERT -mRNA ander soorte menslike selle beïnvloed.

In Junie verlede jaar, Mediese Nuus Vandag berig oor 'n studie gelei deur die Universiteit van Kalifornië-San Francisco, waarin navorsers beweer - anders as ander studies - langer telomere word geassosieer met 'n verhoogde risiko van breinkanker.


Telomeeronderhoud en telomerase -aktiwiteit word differensieel gereguleer in ongeslagtelike en seksuele wurms

By die meeste seksueel voortplantende diere vind replikasie en instandhouding van telomere in die kiemlyn en tydens vroeë ontwikkeling in embriogenese plaas deur die gebruik van telomerase. Somatiese selle handhaaf oor die algemeen nie telomere-volgordes nie, en hierdie selle word verouderend by volwassenes aangesien telomere tot 'n kritieke lengte verkort. Sommige diere reproduseer klonaal en moet dus volwasse somatiese meganismes benodig om hul chromosoompunte te behou. Hier bestudeer ons die telomeerbiologie van platwurms met oënskynlik onbeperkte regeneratiewe kapasiteit aangevuur deur 'n bevolking van hoogs proliferatiewe volwasse stamselle. Ons toon aan dat somatiese telomeeronderhoud by aseksuele en seksuele diere anders is. Ongeslagtelike diere handhaaf telomeerlengte somaties tydens voortplanting deur splitsing of wanneer wedergeboorte deur amputasie geïnduseer word, terwyl seksuele diere slegs telomeerverlenging deur seksuele voortplanting bereik. Ons demonstreer dat hierdie verskil weerspieël word in die uitdrukking en alternatiewe splitsing van die proteïensubeenheid van die telomerase-ensiem. Aseksuele volwasse planariese stamselle blyk telomeerlengte oor evolusionêre tydskale te handhaaf sonder om deur 'n kiemlynstadium te gaan. Die aanpassings wat ons waarneem, demonstreer onbepaalde somatiese telomerase-aktiwiteit in prolifererende stamselle tydens regenerasie of voortplanting deur splitsing, en vestig planarians as 'n pertinente model vir die bestudering van telomere-struktuur, -funksie en -instandhouding.

Verklaring van belangebotsing

Die skrywers verklaar geen belangebotsing nie.

Syfers

Planêre telomeer lengte dinamika. (…

Planêre telomeer lengte dinamika. ( A ) Telomeerlengte in ongeslagtelike diere neem toe...

Karakterisering en RNAi van Smed-TERT, ...

Karakterisering en RNAi van Smed-TERT, die katalitiese subeenheid van telomerase in S. mediterranea ...

Hele berg in situ hibridisasie van ...

Hele berging in situ-hibridisering van TERT in volwasse seksuele en ongeslagtelike wurms. Uitdrukking…

Alternatiewe splitsing van Smed-tert .…

Alternatiewe splitsing van Smed-tert . ( A ) Eksoniese struktuur van Smed-tert alternatiewe...


2. Telomere en telomerase

Progressiewe telomerekorting van seldeling (replikatiewe veroudering) bied 'n versperring vir die ontwikkeling van gewasse. Een van die kenmerke van gevorderde maligniteite is egter voortdurende selgroei en dit korreleer byna universeel met die heraktivering van telomerase [7]. Telomerase is 'n sellulêre omgekeerde transkriptase (molekulêre motor) wat nuwe DNA by die telomere voeg wat aan die punte van chromosome geleë is [8]. Telomere bestaan ​​uit baie kilobasisse van TTAGGG-nukleotiedherhalings [9] en 'n gepaardgaande proteïenkompleks, genaamd shelterin [10]. Die shelterin-kompleks beskerm chromosoompunte van end-to-end fusies en afbraak wat spesiale t-lusagtige strukture vorm [11] en maskeer dus die lineêre punte van chromosoom om nie herken te word as enkel- en/of dubbelstrengige DNA-breuke [12].

Die telomere TTAGGG-herhalings verkort met elke seldeling as gevolg van die eindreplikasieprobleem, oksidatiewe skade en ander eindverwerkingsgebeure [12�]. As 'n paar telomere krities verkort word, is daar 'n groeistoppetoestand, waarna DNA -skade -sein en sellulêre veroudering veroorsaak word [12]. By gebrek aan ander veranderinge, kan selle jare lank in 'n rustende/senesente toestand bly, en dit kan beskou word as 'n kragtige beskermingsmeganisme teen kanker vir langlewende spesies soos mense. Menslike gewasselle wat afkomstig is van karsinoom, omseil egter bykans universeel sellulêre veroudering en seinbeskadiging van DNA -skade. In menslike selkultuurmodelle kan senesensie-omleiding bewerkstellig word deur belangrike selsikluskontrolepuntgene (soos TP53, p16 INK4a en pRb) te herroep, wat lei tot uitgebreide groei van die pre-kwaadaardige selle wat uiteindelik tot krisis lei [17]. Krisis (Fig. 1) is 'n tydperk waarin selgroei en dood in balans is. As gevolg van chromosoom-eindfusies, is daar chromosome breek-fusie-bruggebeurtenisse, wat lei tot genomiese onstabiliteit, herrangskikkings van chromosome en uiteindelik interaksie van telomerase. Telomerase, word opgespoor in ongeveer 90% van alle kwaadaardige gewasse [7], kan swak of gunstige uitkoms voorspel [18], en maak dus telomerase beide 'n hoogs aantreklike biomerker en teiken vir die ontwikkeling van meganisme-gebaseerde kankerdiagnostiek, prognose en terapeutika .


Verwysings

Verdun, R. E. & Karlseder, J. Replikasie en beskerming van telomere. Natuur 447, 924–931 (2007).

Watson, J. D. Oorsprong van konkatemeriese T7 DNA. Natuur Nuwe Biol. 239, 197–201 (1972).

Griffith, J. D. et al. Soogdiere -telomere eindig in 'n groot duplekslus. Sel 97, 503–514 (1999). Hierdie manuskrip beskryf die bevinding dat telomere 'n lusvormige struktuur kan vorm wat natuurlike chromosoompunte van DNA-breuke kan onderskei.

Oganesian, L. & Bryan, T. M. Fisiologiese relevansie van telomere G-kwadrupleksvorming: 'n potensiële geneesmiddeldoelwit. Bioessays 29, 155–165 (2007).

Rhodes, D. & amp; Giraldo, R. Telomere struktuur en funksie. Curr. Mening. Struktuur. Biol. 5, 311–322 (1995).

Cacchione, S., Cerone, M.A. & Savino, M. In vitro lae geneigdheid om nukleosome van vier telomere rye te vorm. FEBS Lett. 400, 37–41 (1997).

Blasco, M. A. Die epigenetiese regulering van soogdiertelomere. Natuur Eerwaarde Genet. 8, 299–309 (2007). Hierdie publikasie gee 'n opsomming van die huidige kennis van histoon- en DNA -modifikasies by telomere.

Sfeir, A. et al. Soogdiere -telomere lyk soos brose plekke en benodig TRF1 vir doeltreffende replikasie. Sel 138, 90–103 (2009).

Martinez, P. et al. Verhoogde broosheid van die telomeer en samesmeltings as gevolg van TRF1 -tekort lei tot degeneratiewe patologieë en verhoogde kanker by muise. Genes Dev. 23, 2060–2075 (2009).

Raghuraman, M.K. et al. Replikasiedinamika van die gisgenoom. Wetenskap 294, 115–121 (2001).

Palm, W. & de Lange, T. Hoe shelterin soogdiertelomere beskerm. Annu. Ds Genet. 42, 301–334 (2008).

Bianchi, A., Smith, S., Chong, L., Elias, P. & de Lange, T. TRF1 is 'n dimeer en buig telomere DNA. EMBO J. 16, 1785–1794 (1997).

Griffith, J., Bianchi, A. & de Lange, T. TRF1 bevorder parallelle paring van telomere kanale in vitro. J. Mol. Biol. 278, 79–88 (1998).

Amiard, S. et al. 'N Topologiese meganisme vir TRF2-versterkte strande-inval. Natuurstruktuur. Mol. Biol. 14, 147–154 (2007).

de Lange, T. Beskerming van soogdiertelomere. Onkogeen 21, 532–540 (2002).

Stansel, R. M., de Lange, T. & Griffith, J. D. T-lus-samestelling in vitro behels die binding van TRF2 naby die 3' -telomere oorhang. EMBO J. 20, 5532–5540 (2001).

Denchi, E. L. & de Lange, T. Beskerming van telomere deur onafhanklike beheer van OTM en ATR deur TRF2 en POT1. Natuur 448, 1068–1071 (2007). Hierdie manuskrip beklemtoon die beheer van die ATM- en ATR-afhanklike DDR-paaie deur verskillende onderdele in komponente.

Smogorzewska, A., Karlseder, J., Holtgreve-Grez, H., Jauch, A. & de Lange, T. DNA ligase IV-afhanklike NHEJ van onbeskermde soogdiertelomere in G1 en G2. Curr. Biol. 12, 1635–1644 (2002).

Benetti, R., Schoeftner, S., Munoz, P. & Blasco, M. A. Rol van TRF2 in die samestelling van telomere chromatien. Selsiklus 7, 3461–3468 (2008).

Li, B., Oestreich, S. & de Lange, T. Identifikasie van menslike RAP1: implikasies vir telomere-evolusie. Sel 101, 471–483 (2000).

Bae, N. S. & Baumann, P. 'n RAP1/TRF2-kompleks inhibeer nie-homologe eindverbindings by menslike telomere DNA-punte. Mol. Sel 26, 323–334 (2007).

Sarthy, J., Bae, N. S., Scrafford, J. & Baumann, P. Human RAP1 inhibeer nie-homologe eindverbinding by telomere. EMBO J. 28, 3390–3399 (2009).

Loayza, D. & amp; De Lange, T. POT1 as 'n terminale transducer van TRF1 telomeer -lengte -beheer. Natuur 424, 1013–1018 (2003).

Xin, H. et al. TPP1 is 'n homoloog van siliaat TEBP-β en het interaksie met POT1 om telomerase te werf. Natuur 445, 559–562 (2007).

Wang, F. et al. Die POT1-TPP1 telomere kompleks is 'n telomerase prosessiwiteit faktor. Natuur 445, 506–510 (2007).

Dejardin, J. & Kingston, R. E. Suiwering van proteïene wat verband hou met spesifieke genomiese lokusse. Sel 136, 175–186 (2009).

de Lange, T. Shelterin: die proteïenkompleks wat menslike telomere vorm en beskerm. Genes Dev. 19, 2100–2110 (2005).

Smogorzewska, A. & de Lange, T. Regulering van telomerase deur telomere proteïene. Annu. Ds Biochem. 73, 177–208 (2004).

Park, J.I. et al. Telomerase moduleer Wnt -sein deur assosiasie met teikengeenchromatien. Natuur 460, 66–72 (2009).

Venteicher, A. S., Meng, Z., Mason, P. J., Veenstra, T. D. & amp; Artandi, S. E. Identifikasie van ATPases pontin en reptien as telomerase -komponente wat noodsaaklik is vir die montering van holoenziem. Sel 132, 945–957 (2008). Hierdie manuskrip beskryf die noodsaaklike rol van ATPases in die samestelling van die funksionele telomerase kompleks.

Venteicher, A. S. et al. 'N Menslike telomerase -holoenziemproteïen wat benodig word vir die lokalisering van Cajal -liggaam en telomeersintese. Wetenskap 323, 644–648 (2009). Hierdie publikasie toon die vereiste van die telomerase -kompleks om deur die Cajal -liggame te gaan vir montering.

Luke, B. et al. Die Rat1p 5' tot 3' eksonuklease degradeer telomere herhaal-bevattende RNA en bevorder telomere verlenging in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Sel 32, 465–477 (2008).

Azzalin, C. M., Reichenbach, P., Khoriauli, L., Giulotto, E. & Lingner, J. Telomeriese herhaling wat RNA- en RNA -toesigfaktore bevat by chromosome van soogdiere. Wetenskap 318, 798–801 (2007).

Schoeftner, S. & Blasco, M. A. Ontwikkelingsgereguleerde transkripsie van soogdiertelomere deur DNA-afhanklike RNA-polimerase II. Nature Cell Biol. 10, 228–236 (2008). Verwysings 33 en 34 erken dat telomere getranskribeer kan word as 'n lang herhaling wat RNA's bevat.

Luke, B. & amp; Lingner, J. TERRA: telomere herhaal-bevattende RNA. EMBO J. 28, 2503–2510 (2009).

Deng, Z., Norseen, J., Wiedmer, A., Riethman, H. & amp; Lieberman, P. M. TERRA RNA -binding aan TRF2 vergemaklik die vorming van heterochromatien en werwing van ORC by telomere. Mol. Sel 35, 403–413 (2009).

Schoeftner, S. & Blasco, M. A. Chromatienregulering en nie-koderende RNA's by soogdiertelomere. Semin. Cell Dev. Biol. 6 Okt 2009 (doi: 10.1016/j.semcdb.2009.09.015).

Makarov, V. L., Hirose, Y. & Langmore, J. P. Lang G -sterte aan beide kante van menslike chromosome dui op 'n afbreekmeganisme van C -streng vir telomerekorting. Sel 88, 657–666 (1997).

McElligott, R. & amp; Wellinger, R. J. Die terminale DNA -struktuur van soogdierchromosome. EMBO J. 16, 3705–3714 (1997).

Wright, W. E., Tesmer, V. M., Huffman, K. E., Levene, S. D. & amp; Shay, J. W. Normale menslike chromosome het lang G-ryk telomere oorhangings aan die een kant. Genes Dev. 11, 2801–2809 (1997).

Lundblad, V. & Szostak, J. W. 'n Mutant met 'n defek in telomeer-verlenging lei tot veroudering in gis. Sel 57, 633–643 (1989).

Bodnar, A. G. et al. Verlenging van lewensduur deur telomerase in normale menslike selle in te voer. Wetenskap 279, 349–352 (1998).

Meyerson, M. et al. hEST2, die vermeende menslike telomerase-katalitiese subeenheid-geen, word in gewasselle en tydens onsterflikheid gestig. Sel 90, 785–795 (1997). Verwysings 42 en 43 beskryf die isolasie en karakterisering van die katalitiese subeenheid van menslike telomerase.

Morales, C. P. et al. Afwesigheid van kankerverwante veranderinge in menslike fibroblaste wat met telomerase verewig is. Natuur Genet. 21, 115–118 (1999).

Tomas-Loba, A. et al. Telomerase omgekeerde transkriptase vertraag veroudering in kanker-weerstandige muise. Sel 135, 609–622 (2008). Hierdie manuskrip ontleed die uitwerking van telomerase-uitdrukking op die lewensduur van muise wat kankerweerstandig gemaak word deur die ooruitdrukking van gewasonderdrukkers.

Abdallah, P. et al. 'N Tweestap-model vir veroudering veroorsaak deur 'n enkele kritiese kort telomeer. Nature Cell Biol. 11, 988–993 (2009).

Crabbe, L., Verdun, R. E., Haggblom, C. I. & Karlseder, J. Defektiewe telomeer -vertraging van strandsintese in selle wat nie WRN -helikaseaktiwiteit het nie. Wetenskap 306, 1951–1953 (2004).

Karlseder, J., Smogorzewska, A. & de Lange, T. Senescence veroorsaak deur 'n veranderde telomeerstaat, nie telomeerverlies nie. Wetenskap 295, 2446–2449 (2002).

Xu, L. en Blackburn, E. H. Menslike kankerselle bevat T-stompies, 'n duidelike klas uiters kort telomere. Mol. Sel 28, 315–327 (2007).

Aguilaniu, H., Gustafsson, L., Rigoulet, M. & Nystrom, T. Asimmetriese erfenis van oksidatief beskadigde proteïene tydens sitokinese. Wetenskap 299, 1751–1753 (2003).

D'Angelo, M. A., Raices, M., Panowski, S. H. & Hetzer, M. W. Ouderdomsafhanklike agteruitgang van kernporekomplekse veroorsaak 'n verlies aan kernintegriteit in postmitotiese selle. Sel 136, 284–295 (2009).

Ouellette, M. M., McDaniel, L. D., Wright, W. E., Shay, J. W. & amp; Schultz, R. A. Die vestiging van telomerase-verewiglike sellyne wat menslike chromosoom onstabiliteit sindrome voorstel. Hom. Mol. Genet. 9, 403–411 (2000).

Wright, W. E. & amp; Shay, J. W. Sellulêre veroudering as 'n meganisme om gewasse te beskerm: die noodsaaklike rol van tel. Curr. Mening. Genet. Dev. 11, 98–103 (2001).

van Steensel, B., Smogorzewska, A. & de Lange, T. TRF2 beskerm menslike telomere teen end-to-end fusies. Sel 92, 401–413 (1998). Hierdie manuskrip erken die beskermende rol van TRF2 by soogdiere -telomere.

Karlseder, J., Broccoli, D., Dai, Y., Hardy, S. & de Lange, T. p53- en OTM-afhanklike apoptose geïnduseer deur telomere wat TRF2 ontbreek. Wetenskap 283, 1321–1325 (1999).

Lazzerini Denchi, E., Celli, G. & amp de Lange, T. Hepatosiete met uitgebreide telomeer -afskerming en samesmelting bly lewensvatbaar en herstel lewermassa deur endoreduplisering. Genes Dev. 20, 2648–2653 (2006).

Celli, G. B. & de Lange, T. DNS-verwerking word nie vereis vir OTM-gemedieerde telomeerskadereaksie na TRF2-skrapping nie. Nature Cell Biol. 7, 712–718 (2005).

Baumann, P. & amp; Cech, T. R. Pot1, die vermeende telomeer-eindbindende proteïen in splitsingsgis en mense. Wetenskap 292, 1171–1175 (2001). Hierdie manuskrip beskryf die isolasie en karakterisering van die enkelstrengs-telomere DNA-bindingsfaktor POT1.

Hockemeyer, D., Daniels, J. P., Takai, H. & amp de Lange, T. Onlangse uitbreiding van die telomere kompleks by knaagdiere: Twee afsonderlike POT1 -proteïene beskerm muistelome. Sel 126, 63–77 (2006).

Wu, L. et al. Pot1-tekort inisieer DNA-skade kontrolepunt aktivering en afwykende homoloë rekombinasie by telomere. Sel 126, 49–62 (2006).

Dimitrova, N., Chen, Y. C., Spector, D. L. & de Lange, T. 53BP1 bevorder nie-homologe eindverbinding van telomere deur chromatienmobiliteit te verhoog. Natuur 456, 524–528 (2008).

Dimitrova, N. & de Lange, T. Selsiklusafhanklike rol van MRN by disfunksionele telomere: OTM seinafhanklike induksie van NHEJ in G1 en reseksie-gemedieerde inhibisie van NHEJ in G2. Mol. Sel Biol. 29, 5552–5563 (2009).

Takai, H., Smogorzewska, A. & de Lange, T. DNA -beskadigingspunte by disfunksionele telomere. Curr. Biol. 13, 1549–1556 (2003).

Bartek, J., Bartkova, J. & Lukas, J. DNA -sein dui op beskerming teen geaktiveerde onkogenes en tumorprogressie. Onkogeen 26, 7773–7779 (2007).

Bartek, J., Lukas, J. & Bartkova, J. DNA-skadereaksie as 'n anti-kankerversperring: skadedrempel en die konsep van 'voorwaardelike haploinsufficiency'. Selsiklus 6, 2344–2347 (2007).

Wang, R. C., Smogorzewska, A. & de Lange, T. Homoloë rekombinasie genereer T-lus-grootte delesies by menslike telomere. Sel 119, 355–368 (2004).

Poulet, A. et al. TRF2 bevorder, hermodelleer en beskerm telomere Holliday-aansluitings. EMBO J. 28, 641–651 (2009).

Nakamura, T. M., Moser, B. A. & Russell, P. Telomere binding van kontrolepuntsensor en DNA -herstelproteïene dra by tot die instandhouding van funksionele splitsingsgistelomere. Genetika 161, 1437–1452 (2002).

Nugent, C. I. et al. Telomere-instandhouding is afhanklik van aktiwiteite wat nodig is vir die herstel van dubbeldraad-onderbrekings. Curr. Biol. 8, 657–660 (1998).

Takata, H., Kanoh, Y., Gunge, N., Shirahige, K. & Matsuura, A. Wederkerige assosiasie van die ontluikende gis-OTM-verwante proteïene Tel1 en Mec1 met telomere in vivo. Mol. Sel 14, 515–522 (2004).

Tsukamoto, Y., Taggart, A. K. & Zakian, V. A. Die rol van die Mre11-Rad50-Xrs2-kompleks in telomerase-gemedieerde verlenging van Saccharomyces cerevisiae telomere. Curr. Biol. 11, 1328–1335 (2001).

Vaziri, H. et al. OTM-afhanklike telomeerverlies by veroudering van menslike diploïede fibroblaste en DNA-skade lei tot die post-translasionele aktivering van p53 proteïen wat poli (ADP-ribose) polimerase behels. EMBO J. 16, 6018–6033 (1997).

Ranganathan, V. et al. Redding van 'n telomere lengte defek van Nijmegen breek sindroom selle vereis NBS en telomerase katalitiese subeenheid. Curr. Biol. 11, 962–966 (2001).

Zhu, X. D., Kuster, B., Mann, M., Petrini, J. H. & de Lange, T. Selsiklus-gereguleerde assosiasie van RAD50/MRE11/NBS1 met TRF2 en menslike telomere. Natuur Genet. 25, 347–352 (2000).

Verdun, R. E., Crabbe, L., Haggblom, C. & amp; Karlseder, J. Funksionele menslike telomere word erken as DNA -skade in G2 van die selsiklus. Mol. Sel 20, 551–561 (2005).

Bradshaw, P. S., Stavropoulos, D. J. & Meyn, M. S. Menslike telomere proteïen TRF2 assosieer met genomiese dubbelstrengbreuke as 'n vroeë reaksie op DNA-skade. Natuur Genet. 37, 193–197 (2005).

Karlseder, J. et al. Die telomere proteïen TRF2 bind die ATM-kinase en kan die ATM-afhanklike DNA-skadereaksie inhibeer. PLoS Biol. 2, E240 (2004).

Deng, Y., Guo, X., Ferguson, D. O. & amp Chang, S. Veelvuldige rolle vir MRE11 by onbeperkte telomere. Natuur 460, 914–918 (2009).

Bakkenist, C. J. & Kastan, M. B. DNA -skade aktiveer OTM deur intermolekulêre outofosforylering en dimere dissosiasie. Natuur 421, 499–506 (2003).

Benetti, R., Garcia-Cao, M. & Blasco, M. A. Telomerelengte reguleer die epigenetiese status van soogdiertelomere en -subtelomere. Natuur Genet. 39, 243–250 (2007).

Benetti, R. et al. Suv4-20h-tekort lei tot telomere-verlenging en derepressie van telomere-rekombinasie. J. Cell Biol. 178, 925–936 (2007).

Garcia-Cao, M., O'Sullivan, R., Peters, A. H., Jenuwein, T. & Blasco, M. A. Epigenetiese regulering van telomeerlengte in soogdierselle deur die Suv39h1 en Suv39h2 histoonmetieltransferases. Natuur Genet. 36, 94–99 (2004).

Gonzalo, S. et al. DNA-metieltransferases beheer telomeerlengte en telomeerrekombinasie in soogdierselle. Nature Cell Biol. 8, 416–424 (2006).

McClintock, B. Die samesmelting van gebreekte punte van susterhalfchromatiede na chromatiedbreuk by meiotiese anafase. Mo. Agric. Exp. Stn. Res. Bul. 290, 1–48 (1938).

Blasco, M. A. et al. Telomerekorting en tumorvorming deur muisselle sonder telomerase -RNA. Sel 91, 25–34 (1997). Hierdie manuskrip is die eerste een wat die uitwerking van telomerase -inhibisie op 'n chromosoom- en organisme -vlak by soogdiere beskryf.

Shay, J. W. & amp; Wright, W. E. Telomerase aktiwiteit in menslike kanker. Curr. Mening. Oncol. 8, 66–71 (1996).

Chin, L. et al. p53-tekort red die nadelige gevolge van telomeerverlies en werk saam met telomeerdisfunksie om karsinogenese te versnel. Sel 97, 527–538 (1999).

Artandi, S. E. et al. Telomere disfunksie bevorder nie-wedersydse translokasies en epiteelkanker by muise. Natuur 406, 641–645 (2000). Hierdie artikel toon dat disfunksie van telomeer lei tot die ontwikkeling van epiteelkanker by verouderde muise sonder p53.

Artandi, S. E. & DePinho, R. A. 'n Kritiese rol vir telomere in die onderdrukking en fasilitering van karsinogenese. Curr. Mening. Genet. Dev. 10, 39–46 (2000).

Matsutani, N. et al. Uitdrukking van telomere herhalingsbindingsfaktor 1 en 2 en TRF1-interaksie kernproteïen 2 in menslike maagkarsinoom. Int. J. Oncol. 19, 507–512 (2001).

Oh, B. K., Kim, Y. J., Park, C. & amp Park, Y. N. Opregulering van telomeerbindende proteïene, TRF1, TRF2 en TIN2 hou verband met die verkorting van telomeer tydens menslike multistap hepatokarsinogenese. Am. J. Pathol. 166, 73–80 (2005).

Blanco, R., Munoz, P., Flores, J. M., Klatt, P. & Blasco, M. A. Telomerase-abrogasie versnel TRF2-geïnduseerde epiteelkarsinogenese dramaties. Genes Dev. 21, 206–220 (2007).

Munoz, P., Blanco, R., Flores, J. M. & Blasco, M. A. XPF-nuklease-afhanklike telomeerverlies en verhoogde DNA-skade in muise wat TRF2 ooruitdruk, lei tot voortydige veroudering en kanker. Natuur Genet. 37, 1063–1071 (2005).

Miller, K. M., Rog, O. & Cooper, J. P. Semi-konserwatiewe DNA-replikasie deur telomere vereis Taz1. Natuur 440, 824–828 (2006).

Chang, S. et al. Die belangrikste rol van die beperking van telomere in die patogenese van Werner -sindroom. Natuur Genet. 36, 877–882 (2004).

Laud, P.R. et al. Verhoogde telomere-telomeer-rekombinasie in WRN-tekorte, telomeer-disfunksionele selle bevorder ontsnapping van veroudering en inskakeling van die ALT-weg. Genes Dev. 19, 2560–2570 (2005).

Crabbe, L., Jauch, A., Naeger, C. M., Holtgreve-Grez, H. & Karlseder, J. Telomere disfunksie as 'n oorsaak van genomiese onstabiliteit in Werner-sindroom. Proc. Natl Acad. Wetenskaplike. VSA 104, 2205–2210 (2007).

Mason, P. J. Stamselle, telomerase en dyskeratosis congenita. Bioessays 25, 126–133 (2003).

Mason, P. J., Wilson, D. B. & amp; Bessler, M. Dyskeratosis congenita - 'n siekte van disfunksionele telomeeronderhoud. Curr. Mol. Med. 5, 159–170 (2005).

Mitchell, J. R., Wood, E. & Collins, K. 'n Telomerase -komponent is gebrekkig in die menslike siekte dyskeratosis congenita. Natuur 402, 551–555 (1999).

Vulliamy, T. et al. Die RNA -komponent van telomerase word gemuteer in outosomaal dominante dyskeratosis congenita. Natuur 413, 432–435 (2001).

Vulliamy, T. J. et al. Mutasies in die omgekeerde transkriptase-komponent van telomerase (TERT) by pasiënte met beenmurgversaking. Bloedselle Mol. Dis. 34, 257–263 (2005).

Savage, S. A. et al. TINF2, 'n komponent van die shelterin telomere beskerming kompleks, is gemuteer in dyskeratosis congenita. Am. J. Hum. Genet. 82, 501–509 (2008).

Walne, A. J., Vulliamy, T., Beswick, R., Kirwan, M. & amp Dokal, I. TINF2 -mutasies lei tot baie kort telomere: ontleding van 'n groot groep pasiënte met dyskeratosis congenita en verwante beenmurgfaalsindrome. Bloed 112, 3594–3600 (2008).

Hockemeyer, D., Palm, W., Wang, R. C., Couto, S. S. & de Lange, T. Gemaakte telomere -afbrekingsmodelle dyskeratosis congenita. Genes Dev. 22, 1773–1785 (2008).

Alder, J.K. et al. Kort telomere is 'n risikofaktor vir idiopatiese pulmonale fibrose. Proc. Natl Acad. Wetenskaplike. VSA 105, 13051–13056 (2008).

Armanios, M. Y. et al. Telomerase mutasies in families met idiopatiese pulmonale fibrose. N. Engl. J. Med. 356, 1317–1326 (2007).

Greider, C. W. & Blackburn, E. H. The telomere terminal transferase of Tetrahymena is 'n ribonukleoproteïen ensiem met twee soorte primer spesifisiteit. Sel 51, 887–898 (1987). Hierdie manuskrip is die eerste een wat daarop dui dat telomerase nodig is vir die verlenging van chromosoom eindig in eukariote.

Cohen, S.B. et al. Proteïensamestelling van katalities aktiewe menslike telomerase uit onsterflike selle. Wetenskap 315, 1850–1853 (2007).

Hemann, M. T., Strong, M. A., Hao, L. Y. & Greider, C. W. Die kortste telomeer, nie gemiddelde telomeerlengte nie, is krities vir sellewensvatbaarheid en chromosoomstabiliteit. Sel 107, 67–77 (2001).

Marcand, S., Brevet, V. & amp Gilson, E. Progressive cis-inhibisie van telomerase na telomere verlenging. EMBO J. 18, 3509–3519 (1999).

Zhao, Y. et al. Telomere-uitbreiding kom by die meeste chromosoompunte voor en word ontkoppel aan die invul van menslike kankerselle. Sel 138, 463–475 (2009).

Blasco, M. A. Telomere lengte, stamselle en veroudering. Nature Chem. Biol. 3, 640–649 (2007).

Rudolph, K. L. et al. Lang lewe, stresrespons en kanker by verouderde muise met 'n gebrek aan telomerase. Sel 96, 701–712 (1999).

Masutomi, K. et al. Die telomerase omgekeerde transkriptase reguleer chromatientoestand en DNA -skade reaksies. Proc. Natl Acad. Wetenskaplike. VSA 102, 8222–8227 (2005).

Sarin, K. Y. et al. Voorwaardelike telomerase -induksie veroorsaak proliferasie van haarfollikel stamselle. Natuur 436, 1048–1052 (2005).

Bryan, T. M., Englezou, A., Gupta, J., Bacchetti, S. & Reddel, R. R. Telomere -verlenging in onsterflike menslike selle sonder opspoorbare telomerase -aktiwiteit. EMBO J. 14, 4240–4248 (1995).

Yeager, T. R. et al. Telomerase-negatiewe verewig menslike selle bevat 'n nuwe tipe promielositiese leukemie (PML) liggaam. Kanker Res. 59, 4175–4179 (1999).

Luger, K. Struktuur en dinamiese gedrag van nukleosome. Curr. Mening. Genet. Dev. 13, 127–135 (2003).

Kouzarides, T. Chromatin modifications and their function. Sel 128, 693–705 (2007).

Caslini, C., Connelly, J. A., Serna, A., Broccoli, D. & Hess, J. L. MLL assosieer met telomere en reguleer telomere herhaal-bevattende RNA-transkripsie. Mol. Sel Biol. 29, 4519–4526 (2009).

Lister, R. et al. Menslike DNA -metielome by basisresolusie toon wydverspreide epigenomiese verskille. Natuur 462, 315–322 (2009).

Probst, A. V., Dunleavy, E. & Almouzni, G. Epigenetiese oorerwing tydens die selsiklus. Natuur Ds Mol. Sel Biol. 10, 192–206 (2009).

Michishita, E. et al. SIRT6 is 'n histoon H3 lysine 9 deacetilase wat telomere chromatien moduleer. Natuur 452, 492–496 (2008).

Marion, R. M. et al. Telomere verkry embrioniese stamselkenmerke in geïnduseerde pluripotente stamselle. Selstamsel 4, 141–154 (2009).


Telomere: Wat veroorsaak biologiese veroudering?

As u wonder hoe u selle verouder, hoef u nie verder as die punte van u chromosome te kyk nie. Spesiale strukture, genaamd telomere, hou die skade wat in ons selle ophoop, fyn dop, en dui aan wanneer dit tyd is dat hulle uittree.


Elke keer as 'n sel verdeel, word die DNA -stringe aan die punte van u chromosome 'n bietjie korter.

Die selle in ons liggame kry 'n behoorlike pak slae gedurende ons lewens. Omgewingsfaktore, soos ultravioletstrale, swak dieet en alkohol, sowel as sielkundige faktore, insluitend stres, stel ons selle op die risiko van aansienlike skade.

Hierdie faktore veroorsaak skade aan die DNA in ons selle, wat ons vatbaar maak vir kanker en ander siektes.

Gelukkig het ons egter gesofistikeerde biologiese stelsels om hierdie skade teë te werk. Een van hierdie meganismes is betrokke by sellulêre veroudering, wat verseker dat individuele selle 'n sekere tyd lank leef voordat hulle sterf.

Telomere is dele van DNA en proteïene aan die punte van ons chromosome. Elke keer as 'n sel verdeel, word hierdie strekke natuurlik korter. Sodra telomeerlengte 'n bepaalde afsnypunt bereik, word die sel seneserend, wat beteken dat dit nie meer kan verdeel nie en daarna sal sterf.

Hoe werk telomere? En hoekom verouder sommige mense vinniger as ander?

Soos hierbo genoem, is telomere strukture aan die ente van die chromosome wat bestaan ​​uit stukke DNA en proteïene. As 'n sel verdeel word, word chromosome herhaal en elke dogtersel erf 'n identiese paar.

Maar ons selle het 'n groot probleem met die replisering van DNA. Die ensieme wat verantwoordelik is vir hierdie proses, genaamd DNA -polimerases, kan maklik een string DNA in die chromosoom repliseer, maar die replikasie van die ander string is baie meer kompleks.

Die rede vir hierdie verskynsel is dat die DNS-molekule rigtinggewend is, wat beteken dat die twee stringe van die dubbelheliks in teenoorgestelde rigtings loop.

DNA -polimerases kan 'n deurlopende DNA -string produseer wat in die voorwaartse rigting loop, maar as hierdie masjinerie agteruit moet werk, raak dit in 'n warboel. In plaas daarvan word kort fragmente in die voorwaartse rigting geproduseer, wat dan deur ander ensieme verbind word.

As dit by die verste ente van ons chromosome kom, kan die heel laaste stuk van die omgekeerde, of agtergeblewe, string nie herhaal word nie. Wetenskaplikes noem dit die 'eindreplikasieprobleem'. Die gevolg hiervan is 'n progressiewe verkorting van die telomere-DNS-strek met elke rondte van seldeling.

Dit beteken ook dat een DNA-string effens langer is as die ander. Dit is eintlik 'n goeie ding, dit laat die vrye DNA-string toe om te krul en in die bestaande dubbelstring-DNS in te steek, wat 'n beskermende lus vorm.

Met progressiewe telomere verkorting kom sel veroudering. Wetenskaplikes dink dat dit 'n natuurlike verdedigingsmeganisme is wat keer dat selle wat te veel skade opgehoop het, in potensiële kankerselle verander.

Telomeerlengte kan gebruik word om 'n individu se biologiese ouderdom aan te dui (wat verskil van chronologiese ouderdom). Wetenskaplikes weet nou dat baie faktore - insluitend fisiese oefening, slaap, depressie en sekere geenmutasies - verband hou met 'n verminderde telomeerlengte, en kan in die uitbreiding tot voortydige biologiese veroudering lei.

Byvoorbeeld, 'n onlangse studie wat in die tydskrif gepubliseer is Kindergeneeskunde toon aan dat kinders wat hul vaders verloor het, aansienlik korter telomere gehad het.

Net so is 'n sistematiese oorsig gepubliseer in die September 2017 -uitgawe van die Tydskrif vir Psigiatriese Navorsing toon ook 'n verband tussen teëspoed tydens die kinderjare - insluitend geweld, institusionalisering en armoede - en korter telomere.

Of telomeerlengte 'n merker van biologiese veroudering of 'n oorsaak daarvan is, moet nog gesien word. Maar die beperking van die faktore wat negatief met telomeerlengte geassosieer word, sal waarskynlik bydra tot 'n meer jeugdige biologiese ouderdom.


Wat is kanker?

Die skrywers van hierdie artikel skryf oor moontlike alternatiewe maniere om te voorspel of iemand 'n hoë kans het om kanker te ontwikkel. Maar wat is kanker en waarom is dit so moeilik om op te spoor? Kanker is 'n algemene siekte wat elke jaar miljoene mense affekteer. Dit word gewoonlik veroorsaak deur mutasies in u gene. Hierdie mutasies kan óf van jou ouers geërf word óf van die omgewing verkry word. Normale selle weet wanneer hulle moet ophou groei, maar in sommige kankers veroorsaak genetiese mutasies dat normale selle groei en onbeheerbaar verdeel.

Kariogram van 'n menslike vroulike limfosiet (witbloedsel). Klik om groter weergawe te sien.


Hoe chromosoompunte sellulêre veroudering beïnvloed

Deur prosesse wat aan die einde van chromosome plaasvind, te bestudeer, het 'n span Heidelberg -navorsers 'n belangrike meganisme ontdek vir 'n beter begrip van sellulêre veroudering. Die wetenskaplikes het gefokus op die lengte van die chromosoompunte, die sogenaamde telomere, wat eksperimenteel gemanipuleer kan word. Hulle navorsing, wat by die Sentrum vir Molekulêre Biologie van die Heidelberg Universiteit (ZMBH) gedoen is, maak nuwe benaderings moontlik vir die ontwikkeling van terapieë vir weefselverlies en orgaanversaking wat verband hou met veroudering (sellulêre veroudering). Die navorsingsresultate kan ook beduidend wees vir die behandeling van kanker. Hulle is onlangs in die joernaal gepubliseer Natuur Strukturele & Molekulêre Biologie.

Elke sel bevat 'n stel chromosome waarin die oorgrote meerderheid van ons genetiese inligting in die vorm van DNS gestoor word. Hierdie inligting moet beskerm word om die korrekte werking van die sel te verseker. Om dit te bereik, speel die eindpunte van die chromosome, die telomere, 'n belangrike rol in die beskerming van die chromosomale DNA teen afbraak. Ons kan ons voorstel dat telomere analoog is aan die plastiekdoppies aan die punte van ons skoenveters. Sonder hulle raak die punte van die veters los en uiteindelik funksioneer die hele skoenvet nie behoorlik nie, en rdquo verduidelik dr Brian Luke. Sy navorsingsgroep by die ZMBH is hoofsaaklik daarop gefokus om te verstaan ​​hoe telomere DNS beskerm.

Dit is welbekend in die wetenskaplike gemeenskap dat telomere verkort elke keer as 'n sel verdeel en uiteindelik so kort word dat hulle nie meer die chromosome kan beskerm nie. Die onbeskermde eindpunte van die chromosome stuur seine wat keer dat die sel verder verdeel, 'n toestand waarna verwys word as 'ldquosenescence & rdquo. Verouderende selle kom meer gereeld voor soos ons ouer word, wat kan bydra tot weefselverlies en orgaanversaking. In sekere siektes het pasiënte by geboorte reeds baie kort telomere, en gevolglik ervaar hulle op 'n vroeë ouderdom ernstige weefselverlies en orgaan disfunksie, sê die Heidelberg -wetenskaplike.

Die navorsingsgroep onder leiding van dr. Luke het nou ontdek dat die aan- of afskakel van transkripsie by telomere drastiese uitwerking op hul lengte kan hê. Transkripsie is die proses om 'n RNA -molekule uit DNA te maak. Daar is eers onlangs getoon dat dit by telomere voorkom, maar die funksionele betekenis van hierdie ontdekking het 'n raaisel gebly. Molekulêre bioloë Bettina Balk en Andr & eacute Maicher kon nou aantoon dat die RNA self die sleutelreguleerder is wat telomeer lengteveranderinge dryf, veral as dit by telomeriese DNA bly om 'n sogenaamde & ldquoRNA-DNA-hibriede molekule te maak.

&ldquoOns het die hoeveelheid RNA-DNA-basters by die chromosoompunte eksperimenteel verander. Ons kan dus die tempo van sellulêre veroudering direk versnel of verminder deur die telomeerlengte te beïnvloed, en rdquo verduidelik Bettina Balk. Volgens Andr & eacute Maicher kan dit 'n eerste stap wees in die rigting van telomeer-gebaseerde terapieë vir weefselverlies of orgaanversaking. Met betrekking tot siektes, moet daar nog vasgestel word of die verandering van transkripsietempo's by telomere wel gesondheidstatus verbeter. Hierdie benadering is ook belangrik vir kankerselle, wat nie verswak nie en dus as onsterflik beskou word. & Transkripsie-gebaseerde telomeerlengtebeheer kan dus ook van toepassing wees op kankerbehandeling, beklemtoon dr Luke.

Die junior navorsingsgroep van dr. Luke is lid van die Network Aging Research (NAR) aan die Heidelberg Universiteit en ontvang befondsing deur die Baden-W & uumlrttemberg Stiftung. Verdere befondsing kom van die Duitse Navorsingstigting in die raamwerk van Heidelberg Universiteit & rsquos Collaborative Research Centre & ldquo Cellular Surveillance and Damage Response&rdquo (SFB 1036).


Veroudering: Te veel telomerase kan so erg as te min wees

Hoe slaan ek dertig jaar van my ouderdom af? Faust, die protagonis in Johann Wolfgang von Goethe se beroemde toneelstuk, stel hierdie vraag aan Mephistopheles in die hoofstuk Hexenküche (Hekse se kombuis).

Hoe kan ek dertig jaar van my ouderdom afskakel?

Faust, die hoofrolspeler in die beroemde toneelstuk van Johann Wolfgang von Goethe, stel hierdie vraag aan Mephistopheles in die hoofstuk Hexenküche (Hekse se kombuis). Mephistopheles gee 'n paar goeie advies - aangesien hy die duiwel is en hierdie fiktiewe uitruil in die donker Middeleeue plaasvind:

Begib dich gleich hinaus aufs Feld,

Fang an zu hacken en zu graben

Erhalte dich und deinen Sinn

In einem ganz beschränkten Kreis,

Ernähre dich mit ungemischter Speise,

Leb mit dem Vieh as Vieh, und acht es nicht für Raub,

Den Acker, den du erntest, selbst zu düngen

Hier is die essensie van die duiwel se raad: Gee 'n lewe van matigheid, hou op om lui te wees, oefen gereeld deur die veld te ploeg en vermy ongesonde kos!

Hoe reageer die groot geleerde en wetenskaplike Faust op hierdie onverstandige voorstelle?

Dankie, maar nee dankie. Faust hou nie van hande -arbeid nie en is baie tevrede met sy huidige lewenstyl, daarom kies hy eerder vir plan B - 'n wonderlike jeugdrankie.

Byna twee eeue nadat Goethe se Faust die eerste keer opgevoer is, gaan ons strewe om die verouderingsproses om te keer voort. Die towerdrankie wat veroudering omkeer, is steeds so ontwykend soos altyd, maar verouderingsnavorsing het die afgelope paar dekades aansienlike vordering gemaak. Een biologiese definisie van veroudering is die geleidelike afname in funksie wat mettertyd waargeneem word. Mense ervaar hierdie ouderdomsverwante afname op 'n hele liggaam of orgaanvlak soos geheueverlies of verswakking van spierkrag, maar veroudering vind ook in individuele selle plaas. Sellulêre veroudering of sellulêre veroudering beskryf 'n vorm van "uitputting" tot die punt waar selle nie meer kan verdeel nie en 'n ontwrigting van normale sellulêre aktiwiteit. 'n Aansienlike hoeveelheid wetenskaplike data dui daarop dat die veroudering van individuele selle 'n sentrale rol speel in die algemene afname in funksie in ons spierfunksie, bloedvloei of metabolisme wat plaasvind wanneer ons ouer word. Maar as ons die veroudering van sellulêre toestande verstaan, sal sommige van die raaisels van 'gesonde' veroudering nie net ontsluit word nie, dit kan ons ook help om sekere siektes wat verband hou met ouderdom, soos hartsiektes of kanker, te verstaan ​​en te voorkom.

Een van die sentrale meganismes wat verantwoordelik is vir die veroudering van selle, is die verkorting van telomere. Telomere is herhalende DNA -rye aan die ente van chromosome wat as beskermende pette dien. Elke keer as 'n sel verdeel, ondergaan sy chromosome 'n verdubbelingproses sodat die twee dogterselle gelyke hoeveelhede DNA ontvang. Tydens die DNA -replikasie en die skeiding van die nuutgevormde chromosome word klein stukkies DNA aan die einde van die chromosome afgesny. Deur beskermende telomeerkappe te hê, affekteer die verkortingsproses slegs die telomere en nie die noodsaaklike geenkoderende dele van die chromosoom nie.

As selle in 'n weefsel beskadig word, moet hul naburige selle of reservoirs van regenererende stamselle en stamvader selle inskakel en die beskadigde selle vervang. Om lang telomere te hê, sal hierdie regeneratiewe bure in staat stel om aan te hou om die weefsel te verdeel en te herstel, terwyl kort-telomere-selle vroeg sal moet opgee omdat hul beskermende telomere-kappe sou afneem. Regeneratiewe selle soos stamselle word gereeld gevra om te verdeel en dit is hoekom dit 'n goeie ding is dat hierdie regeneratiewe selle geneig is om hoë vlakke van 'n ensiem genaamd telomerase te bevat wat help om die verkorting van die telomere te voorkom. Telomerase dien dus as 'n anti-veroudering ensiem. Die rolle van telomere en telomerase in sellulêre veroudering is vir die eerste keer in die 1980's en 1990's ontbloot deur die pioniers Elizabeth Blackburn, Carol Greider en Jack Szostak, wat almal die Nobelprys vir fisiologie of medisyne in 2009 gedeel het vir "die ontdekking van hoe chromosome deur telomere en die ensiem telomerase beskerm word“.

By die 64ste Lindau -Nobelpryswenner -vergadering het Elizabeth Blackburn die geskiedenis hersien van hoe sy en haar kollegas die rol van telomere en telomerase in die sellulêre verouderingsproses geïdentifiseer het, maar het ook nuwer data aangebied oor hoe die meting van die lengte van telomere in 'n bloedmonster kan voorspel 'n mens se geneigdheid tot lang lewe en gesondheid. Dit maak intuïtief en teoreties sin dat dit 'n goeie ding sal wees om lang telomere te hê, maar dit is lekker om werklike data van duisende mense ingesamel te hê wat bevestig dat dit wel die geval is. 'N Voornemende studie het bloedmonsters versamel en die gemiddelde telomeerlengte van witbloedselle by 787 deelnemers gemeet en dit tien jaar lank gevolg om te sien wie kanker sou ontwikkel. Die lengte van die telomeer was omgekeerd gekorreleer met die waarskynlikheid om kanker te ontwikkel en aan kanker te sterf. Die individue in die kortste telomeergroep was drie keer meer geneig om kanker te ontwikkel as die langste telomeergroep binne die tien jaar waarnemingsperiode! 'n Soortgelyke korrelasie tussen lang telomere en minder siektes bestaan ​​ook vir kardiovaskulêre siektes.

Dr Blackburn het vinnig daarop gewys dat hierdie korrelasies nie noodwendig beteken dat daar 'n direkte oorsaak en gevolg verhouding is nie. In werklikheid behoort die verhoging van telomerase -vlakke telomere te verleng, maar in die geval van kanker kan te veel telomerase net so erg wees as te min telomere. Te veel telomerase kan help om kankerselle onsterflikheid te verleen en die waarskynlikheid van kanker te verhoog, terwyl te min telomerase ook kanker kan verhoog deur die gesonde regeneratiewe potensiaal van die liggaam te verminder. Om die risiko van kanker te verminder, benodig ons 'n ideale telomerase, sonder veel ruimte vir foute. Dit verduidelik dat 'telomerase-skote' nie die magiese drank teen veroudering is wat Faust en soveel ander mense deur die geskiedenis gesoek het nie.

Waarom is die telomeerlengtes so goeie voorspellers van die lang lewe, maar te veel telomerase kan vir u sleg wees? Die antwoord is waarskynlik dat telomeer lengtes gemeet in die witbloedselle 'n wye verskeidenheid faktore weerspieël, soos ons genetiese samestelling, maar ook die geskiedenis van 'n sel. Sommige van ons kan gelukkig wees omdat ons geneties toegerus is met 'n effens hoër telomerase-aktiwiteit of langer telomere, maar die omgewing speel ook 'n groot rol in die regulering van telomere. As ons selle blootgestel word aan baie spanning en besering - selfs op 'n jong ouderdom - dan word hulle gedwing om meer gereeld te verdeel en hul telomere te verkort. Die telomeer -metings wat gesondheid en lewensduur voorspel, is kiekies wat op 'n sekere tydstip geneem is en kan nie onderskei tussen oorerflike eienskappe wat aan sommige die langere telomeer gee nie en die gebrek aan omgewingsstressors wat selle in staat gestel het om lang telomere te onderhou.

Wat is die stressors wat sellulêre veroudering en verkorting van telomere kan beïnvloed? Blackburn noem 'n paar daarvan, soos streshormone, oksidatiewe stres en inflammatoriese stres. Al hierdie stressors veroorsaak spanning op molekulêre vlak, wat beteken dat dit proteïene en ander noodsaaklike komponente van 'n sel kan beskadig. Oksidatiewe stres, die oormaat produksie van reaktiewe suurstofspesies oksideer proteïene, wat hul struktuur en funksie ontwrig tot die mate dat geoksideerde proteïene óf nutteloos óf selfs skadelik word. Inflammatoriese stres verwys na oormatige ontsteking wat die normale inflammatoriese reaksie van selle oorskry waaruit hulle kan herstel. Langdurige ontsteking kan byvoorbeeld veroorsaak dat selle 'n seldoodprogram aktiveer. Onlangse studies by muise het getoon dat die aktivering van ontstekingsbane in die brein kognitiewe funksie, spierkrag en algehele lang lewe kan onderdruk. Blackburn het ook daarop gewys dat stressors dikwels onderling verbind is. Langdurige verhoging van streshormone of langdurige inflammasie kan oksidatiewe stres verhoog. Hoe hoër die vlak van hierdie stressors, hoe meer vroeg sal selle verouder. Dit beteken dat die liggaam van 'n persoon in die 30's of 40's wat blootgestel is aan hoë vlakke van inflammasie of oksidatiewe stres, reeds talle selle kan toon wat veroudering toon.

Hoe lei hierdie stressors tot voortydige veroudering? Verkorting van telomere kan een antwoord wees. As selle chronies ontsteek word as gevolg van outo-immuun siektes of siektes wat verband hou met inflammasie, soos vetsug en aterosklerose, moet hulle voortdurend vervang word deur seldeling wat telomere verkort. Telomere verkorting is egter nie die enigste roete na selveroudering nie. Verouderende navorsingsgroepe het verskeie addisionele paaie ontdek wat die voortydige veroudering van selle kan versnel sonder om noodwendig die verkorting van telomere te vereis. Inflammasie of oksidatiewe stres kan sekere verouderingspaaie aktiveer, soos die verouderingsreguleerder p16INK4a. Ons eie werk het getoon dat 'n inflammatoriese sitokien hoogs regeneratiewe bloedvatvoorloperselle kan omskep in verouderde selle wat nie meer repliseer deur p16INK4a te aktiveer nie, en dat dit plaasvind sonder om telomeerlengte te beïnvloed. Judith Campisi van die Buck Institute of Aging sowel as verskeie ander navorsers het 'n belangrike bose kringloop ontbloot: Sodra selle begin verouder, stel hulle self ontstekingsvrye proteïene vry wat op hul beurt veroudering in naburige selle kan aktiveer en sodoende 'n selfversterkende verouderingskas skep. in beweging.

Waar laat hierdie interaksie van telomeer-afhanklike en telomeer-onafhanklike verouderingspaaie sowel as die invloed van bekende (en baie onbekende) stressors ons agter? Die molekulêre begrip van sellulêre veroudering vorder geleidelik, maar die kompleksiteit van sellulêre veroudering en die nog meer komplekse vraag hoe organe soos die brein en hartouderdom baie meer werk verg. Daar sal geen enkele molekulêre skakelaar wees wat veroudering kan keer of stop en ons lewensduur kan verdriedubbel nie, maar die meeste verouderende navorsers het dit nie as hul doelwit nie. Deur spesifieke verouderingspaaie te verstaan, sowel as die gene en stressors wat dit aktiveer, kan ons ouderdomsverwante siektes voorkom en behandel, en kan ons eendag persoonlike advies gee aan individue oor hoe om hul "gesondheidspan" te maksimeer. Op die oomblik kan ons by sommige van die breë leefstylintervensies bly wat deur Mephistopheles aanbeveel is: oefening en 'n gesonde dieet.

Die menings wat uitgespreek word, is die van die outeur (s) en is nie noodwendig die van Scientific American nie.


Ektotermiese telomere: dit is tyd dat hulle van die koue af inkom

Ons kyk na die evolusionêre ekologie en genetika van telomere in taxa wat hul liggaamstemperatuur nie deur metabolisme tot 'n gewenste vlak kan verhoog nie, maar dit doen deur te koester of 'n warm omgewing te soek. Hierdie groep organismes bevat alle lewende dinge op aarde, afgesien van voëls en soogdiere. Een rede vir ons belangstelling in hierdie sintetiese groep is die argument dat hoë, stabiele liggaamstemperatuur die risiko van kwaadaardige gewasse verhoog as lang telomerase-herstelde telomere selle 'vir ewig laat lewe'. As dit waar is, moet ektotermies aansienlik laer kankerfrekwensies hê. Ons bespreek in watter mate daar ondersteuning is vir hierdie 'anti-kanker' hipotese in die huidige literatuur. Dit is belangrik dat ons voorstel dat ektotermiese taksa, met variasie in somatiese telomerase-uitdrukking oor weefsel en taksa, die sleutel tot die begrip van voortdurende seleksie en evolusie van telomerase-dinamika in die natuur kan hou. Ons hersien verder endoterm-spesifieke effekte van groei op telomere, effekte van outotomie ('stertval') op telomere-afslyting, en koste van die handhawing van seksuele vertonings gemeet in telomere-afslyting. Laastens behandel ons plant -ektotermtelomere en lewensgeskiedenisse in 'n aparte 'mini -oorsig'.

Hierdie artikel maak deel uit van die temakwessie 'Begrip van diversiteit in telomeerdinamika'.

1. Inleiding

In 'n lesing oor 'Endothermy versus Ectothermy' aan die Universiteit van Washington (2005), het die vooraanstaande fisioloog en voormalige 'Evolusie'Redakteur prof. Ray Huey het die organismiese wêreld in twee kategorieë verdeel: voëls en soogdiere (endoterme) en' die res! '(Ektoterme). Hierdie artikel handel oor telomere en telomerase -biologie van 'die res' [1,2]. Hierdie breedte behoort te beperk hoeveel gesê kan word per takson in 'n kort oorsig, maar daar is 'n werklike gebrek aan navorsing oor die evolusionêre ekologie, genetika en fisiologie van ektoterme telomere.

Die nie-koderende DNA-telomeervolgorde wat deur 'n proteïenkompleks beskerm word, gaan geleidelik verlore met sellulêre ouderdom (en dikwels chronologiese ouderdom) in baie organismes [3], maar word gedeeltelik herstel deur telomerase [4], die omgekeerde transkriptase gekoppel aan 'n RNA-sjabloon vervanging van die telomere volgorde (figuur 1 TTAGGG/CCCTAA in alle gewerweldes [6]). Selde het homoloë rekombinasie en kopieskakel ook 'n telomeer -verlengingseffek (alternatiewe verlenging van telomere, ALT [7]), maar uiteindelik kan nie alle verlies van die telomeervolgorde by replikasie vergoed word nie. In 'n kritieke stadium van telomeerverkorting gaan die sel na replikatiewe veroudering [6].

Figuur 1. Chromosomale liggings van die (TTAGGG)n herhaalde rye by mans (a) en vroulik (b) Lacerta agilis. Die pylpunt dui die hibridisasie seine van die (TTAGGG) aann volgorde op die W -chromosoom. Skaalstawe verteenwoordig 10 µm. (c) Volle kariotipe van L. agilis met telomere soos in (a) en (b) (Mikrografieë van Srikulnath et al. [5]). (Aanlyn weergawe in kleur.)

Die meeste navorsing oor telomerelengte, die regulering daarvan deur telomerase en telomerase somatiese uitdrukking (en onderdrukking) is op endoterme uitgevoer (meestal mense, bv. resensies in [8-10] en verwysings daarin). In endoterme, in teenstelling met ektoterme, is telomerase-onderdrukking in somatiese weefsel en telomere-lengteverdelings voorgestel as 'n evolusionêre reaksie op die risiko van tumorontwikkeling as gevolg van endoterme se hoër metaboliese tempo en sellulêre replikasie. Die voorkoms van kanker (en die frekwensie van die opsporing daarvan) in die natuur bly egter swak bekend in alle organismes [11], insluitend endoterme, moontlik met die uitsondering van mense. Dit is egter duidelik dat kanker oral in die gewerwelde en ongewerwelde taksa voorkom, beide in die natuur en in gevangenskap ([12–16], maar kyk [17] vir moontlike uitsondering by langlewende dekapode). Spesifiek, daar is aansienlike data van gevange bevolkings wat neoplasie in amfibieë [18] en reptiele [19,20] toon, en gevange reptiele is aangevoer dat hulle 'n voorkoms van neoplasie het wat vergelykbaar is met dié van soogdiere en voëls [16,21]. Trouens, 'n studie deur Madsen et al. [20] demonstreer dat reptiele in Franse dieretuinparke selfs aansienlik het hoër kankerfrekwensie as soogdiere. Net so is kanker wydverspreid by visse, hoewel kwaadaardige neoplasmas met of sonder metastase 'minder gereeld as by soogdiere' aangemeld word [15]. Inderdaad, sommige amfibieë (bv. Xenopus) en vis (bv. Danio/Bracydanio rerio, sebravisse) word spesifiek gebruik as modelle in kankernavorsing omdat dit 'n hoë kankerfrekwensie, wedergeboorte, effekte van regeneratiewe weefsel op kankergroei (negatief) toon, en omdat hul gewasse histologies en geneties op uitdrukkingsvlak soos menslike gewasse lyk [15] . Terwyl plante ortoloë tumoronderdrukkers en onkogene het, word mutasies in hierdie gene gewoonlik nie kankeragtig nie en selwande voorkom metastase [22]. Die onderwerp van kanker in ektoterme is duidelik te groot om in hierdie oorsig te dek, en die data is steeds relatief karig. Ons let egter daarop dat daar beweer word dat die risiko van kanker so hoog is vir ektoterme as vir endoterme, wat daarop dui dat die gepostuleerde verbande tussen kanker, telomerase-onderdrukking en endotermie/ektotermie minder eenvoudig is as wat miskien voorheen gedink is. Samevattend kan ektoterme 'n sleutelrol speel in die verduideliking van voortdurende evolusie van telomerase-onderdrukking in somatiese weefsel, want - anders as die meeste endoterme - het hulle waarskynlik variasie in somatiese telomerase-uitdrukking, en gepaardgaande telomere-dinamika, wat gekoppel kan word aan ooreenstemmende variasie in lewensvatbaarheid en fiksheid en in die werklike lewe gemeet word.

Hoe verstaan ​​ons die evolusionêre ekologie van telomere-dinamika en telomerase-onderdrukking in ektoterme die beste? Oor Metazoa is daar 'n groot variasie in telomeerdinamika met skakels na byvoorbeeld endotermie, ektotermie, regenererende vermoë van weefsel en variasie in die produksie van telomerase oor weefsel en taxa [9]. Daar blyk dus 'n toenemende aanvaarding en bewustheid te wees dat daar geen enkele, universele patroon van telomeerosie is nie en dat ons begrip beperk is deur hoofsaaklik laboratoriumsoogdiermodelle en mense met min of geen telomerase -produksie in somatiese weefsel te bestudeer. Selfs binne taksonomiese groepe, soos 'reptiele' (wat weliswaar 'n sintetiese polifiletiese groep is wat takse van baie uiteenlopende oorsprong bevat), lyk die aflooppatroon van telomeer uiteenlopend. Alligators (Crocodilia), byvoorbeeld, toon 'n afname in telomeerlengte met ouderdom (na verwant aan voëls [23]), terwyl baie meer komplekse patrone in slange en akkedisse voorkom [24,25], met toenames en afnames van telomeer lengte in verhouding tot verskillende telomerase produksie deur die lewe. Om die deurlopende seleksie en evolusie van telomere en telomeer-regulerende prosesse beter te verstaan, moet ons in die natuur werk insluit van nie-model-organismes wat hulself beter leen om direkte bande tussen telomeereienskappe en komponente van lewensvatbaarheid en fiksheid te ondersoek (tabel 1 boks 1).

Tabel 1. Aangehaalde literatuur en taxa. GH, groeihormoon TL, telomere lengte.

Raam 1. Telomeerbiologie in plant-ektoterme.

'Ek sal oor 'n maand of twee 'n boek oor die' Beweging van plante 'publiseer. Ek sal vir jou 'n afskrif stuur, maar ek is bang dat dit te spesiaal is vir iemand behalwe 'n fisiologiese plantkundige om oor omgee. Ek het lank gedink dat ou manne, net soos ek, slegs oor bevestigde en maklike onderwerpe moet skryf. '

Charles Darwin, 7 Oktober 1888

(ongepubliseerde brief aan Ernst Krause)

Hierdie vader en seun -bundel van Charles en Francis Darwin [58] vang met kenmerkende en merkwaardige insig baie van die eienskappe in plante wat ons dikwels as uniek 'dierlik' beskou, soos 'slaap', wanneer plante 'n termoregulerende voordeel kry deur hul blare te laat sak. in teenstelling met om hulle snags horisontaal te hou.Deur nie 'slaap' sou hulle blootstel aan die helder naghemel nie, het Darwin bespiegel en eksperimenteel geverifieer dat 'slaap' 'n beduidende afname in rypskade tot gevolg gehad het (92% van die slapers het oorleef, terwyl slegs 37% van die kontroles die verskil statisties deur Huey verifieer het et al. [59]).

'Ektotermiese organismes' bevat ook plante, en dit lyk gepas om hulle eers hier in 'n aparte afdeling bekend te stel, aangesien hierdie kwessie hoofsaaklik dierlik is. Plante het die grootste lewensduur van alle eukariote (1 jaar in eenjariges tot meer as 4000 jaar by enkele spesies, tot meer as 10 000 jaar by sommige klonale spesies [60,61]). Daar is egter 'n gebrek aan studies oor die evolusionêre ekologie van planttelomere. Plantlewendheid word hoofsaaklik bepaal deur die onbepaalde groei van vegetatiewe meristeems [62]. Die totipotensie van meristeme deur die lewe van die organismes kan in sommige gevalle die telomeerkorting wat tipies is vir selle wat nie telomerase uitdruk nie, verbeter [63]. Die oudste bekende nie-klonale organisme is 'n kegelhout (Pinus longaeva) byna 5000 jaar oud (figuur 2). In werklikheid vertoon die dennebosse nie 'n afname in funksie wat analoog veroudering in diere kenmerk nie (bv. Vervoer van water/voedingstowwe, lewensvatbaarheid van stuifmeel of ontkieming van sade [64]). Borskegel-denne toon ook nie ouderdomverwante afname in telomerelengte in naalde nie, en telomere kan selfs effens toeneem in wortelselle [65]. In 'n ander langlewende nie-klonale boom, Gingko bilobaDit lyk asof telomere vroeg in die lewe toeneem (10, 20, 70 tot 100 jaar oud) en dan stabiel bly tot 700 jaar oud (oudste bome in die studie), wat 'n mate van telomerase-uitdrukking oor dieselfde ouderdomsgroep handhaaf [66] . Interessant genoeg is die telomerase -aktiwiteit in Gingko die hoogste in weefsel wat herstel/regenerasie ondergaan (dws embrionale eelt) en tydens blom in mikrospore (geslagselle) in vergelyking met blaarweefsel. Blaarweefsel het inderdaad 'n seisoenale uitdrukkingspatroon getoon met die hoogste aktiwiteit tydens blaarvorming en groei en 'n afname tot uiteindelike blaarval in die herfs [66]. Gegewe die ouderdomsgroepe wat by hierdie studies ingesluit is, is dit noodwendig deursnee-data, wat deeglike interpretasie vereis, aangesien dit moontlik is dat seleksie slegs die bome met hierdie eienskappe laat staan. Verder dui studies op ander landplante op geen of min telomerase -aktiwiteit in vegetatiewe weefsel soortgelyk aan mense, maar toon telomerase -uitdrukking tydens blom, vroeë seisoenale groei en ontkieming [67,68].

Figuur 2. Pinus longaeva, Bristlecone-denne, is een van die oudste dennebome, met monsters wat aangeteken is as meer as 5000 jaar oud. (Aanlyn weergawe in kleur.)

Telomere rye van plante is meer uiteenlopend as in metazoane. Alhoewel TTTAGGG die mees wydverspreide telomere volgorde in die landplante en die groen alge is, is daar ten minste vier verskillende telomere motiewe in die landplante en ten minste nog twee unieke rye in groen alge [69], insluitend die bekende TTAGGG wat in gewerwelde diere voorkom. . Die meganistiese biologie wat die telomeerdinamika (dws uitputting en verlenging) by plante en diere bepaal, is baie soortgelyk, alhoewel daar verskille is in proteïenkomplekse wat verband hou met telomere rye wat analoog funksies [62,69] dien. Telomere lengte word op 'n 'optimale' lengte gehandhaaf deur die werking van telomerase en alternatiewe verlenging en deur dissosiasie van telomere bindende proteïene, wat hulle dan blootstel aan endogene nukleases wat hulle verkort [69].

Die belangrikste en kritiese funksie van planttelomere en hul gepaardgaande proteïene is om genomiese stabiliteit te handhaaf, endogene DNA -erosie by chromosoomterminia en afwykende chromosomale herrangskikkings te voorkom [70,71]. Tog het plante 'n ongelooflike vermoë om genomiese onstabiliteit te weerstaan ​​wat veroorsaak word deur erg verkorte telomere [68,72] wat telomere samesmeltings ontduik, selfs as telomere tot minder as 1% van hul normale lengte verkort [73]. TERT-mutant lyne van Arabidopsis wat nie telomeerlengte kan handhaaf via telomerase -aktiwiteit nie, oorleef en suksesvol reproduseer vir 10 generasies, alhoewel met toenemende sitogenetiese inkorting en uiteindelike vegetatiewe arrestasie en reproduktiewe veroudering [74]. Die rol van telomere in hele plantveroudering is meer kontroversieel (sien [60], en [62] vir kontrasterende sienings oor die onderwerp). Telomeer- en ander DNA -skade tydens saadveroudering is egter die belangrikste bepalende faktore vir die sukses van ontkieming [75]. Tydens imbibisie is daar beduidende opregulering van telomerase- en DNA-herstelgene [76].

Alhoewel, soos Darwin aangedui het, plante nie gedragsmatig inert is nie, is plante sitloos en het hulle dus minder opsies om te ontsnap van die daaglikse en seisoenale omgewingstoestande. Die meeste strukture en organe in plante word gevorm deur plastiese proliferasie van meristematiese selle wat regdeur die volwasse lewe voortduur, wat lei tot onbepaalde groei. Dit verskil baie van diere, soos visse, slange en akkedisse, wat ook onbepaalde groei toon. Die modulêre (dws wortel, stingels en blare) fenotipiese plastisiteit van plante, opgesaal met 'n evolusionêre geskiedenis van 'uitharding' blootgestel aan die elemente, kan die groot verskil in plantouderdom en telomeerdinamika in vergelyking met diere verklaar. Plantstrukture is uitdeelbaar. Byvoorbeeld, blare word gestort en in houtagtige plante en bome bestaan ​​die kern meestal uit dooie selle. Miskien is dit, benewens dat hulle selwande het, hoekom dit nie bekend is dat plante gemetastaseerde neoplasie vertoon nie [22]. Hierdie oorgange van lewende na dooie selle word so geprogrammeer dat hulpbronne herwin en gestoor word vir die groei van die volgende seisoen (in meerjariges) of verpak word in veerkragtige sade wat die volgende generasie in eenjariges uitloop. Plante het, anders as diere, nie 'n gedefinieerde kiemlyn nie; gametogenese vind laat plaas in weefselontwikkeling. In teorie kan somatiese mutasies as kiemlyne na die volgende generasie oorgedra word. Maar in Arabidopsis, kiemlyn-seldelings is onafhanklik van beide plantouderdom en vegetatiewe ouderdom [63], wat beteken dat ouer plante nie langer of korter telomere verbygaan nie. Deur telomere deur opeenvolgende generasies te volg, het [63] gevind dat die kortste telomere tipies in die daaropvolgende generasie verleng is, terwyl die langste telomere gewoonlik verkort is.

'N Belangrike aspek van baie navorsingsprojekte in evolusionêre biologie is die skatting van seleksiekoëffisiënte wat op eienskappe werk, dit is die kovariasie tussen relatiewe fiksheid (meestal gemeet as lewenslange reproduktiewe sukses, LRS) en individuele eienskappe [77]. Seleksiekoëffisiënte vermenigvuldig met die smal-oorerflikheid beeld formeel die evolusionêre reaksie uit. In telomeerbiologie is die effek van voortplanting as 'n komponent van seleksie selde gekwantifiseer (meestal fokus op oorlewing, maar ignoreer reproduktiewe uitset as deel van die seleksiedruk). Navorsing oor telomeerdinamika behoort dus seleksieskattings te behels, met inagneming van reproduksie, wat optree voordat seleksie 'blind word'. Ons het dus min fundamentele begrip van voortdurende evolusionêre prosesse wat telomere-evolusie in die natuur dikteer. Insig in hoe variasie in telomeerlengte en telomerase-produksie in ektoterme saamstem met beduidende dryfvere vir evolusie en lewensduur in lewensgeskiedenis, sou dus van groot belang wees. Byvoorbeeld, in baie ektoterme is daar geen, of baie min, reproduktiewe veroudering by gesonde diere en vrugbaarheid neem toe met liggaamsgrootte en ouderdom (bv. [47,78]). As siekte egter vroeg in die lewe voorkom, voor of tydens voortplanting, beïnvloed dit lewenslange fiksheid en is dit 'n komponent van natuurlike seleksie [79]. By sommige ektoterme werk die seleksie van siektes dus ten minste oor 'n groter deel van 'n individu se lewe as wat by baie soogdiere en veral by mense voorkom. Skakels tussen vroeë en laatlewe telomeerlengte, die verband daarmee met groei en kankerrisiko, lyk dus veral belangrik in baie ektoterme. Gerontologiese en epidemiologiese argumente in die perspektief van evolusie van lewensduur smelt saam [80], aangesien die voorkoms van siektes met die ouderdom toeneem vir baie, maar nie alle siektes nie.

Een van die uitdagings om die telomeerdinamika te verstaan, bly die toekenning van oorsaak en gevolg, veral in stelsels waar 'n eksperimentele benadering nie moontlik is nie. In nie-eksperimentele navorsing oor telomere, en hul kovariasie met ander genotipiese en fenotipiese eienskappe, kan kenmerkkategorieë respons of voorspellerveranderlike toegeken word, afhangende van navorser se voorkeur (of vooroordeel). Byvoorbeeld, relatief langer telomere (op die X as) kan na verwagting relatief hoër reproduktiewe uitset veroorsaak (bv. koppelaargrootte). Aan die ander kant kan die argument op sy kop gedraai word en 'n groot koppelaargrootte (op die X as) kan aangevoer word dat dit lei tot telomere-afslyting as 'n koste van voortplanting. Wat waar is, hang af van die tolk en ander ondersteunende data. Verder het navorsers baie min middele gehad om telomere te manipuleer op sigself. As telomere met behulp van reaktiewe suurstofspesies (ROS [81]) geërodeer word of gered word van diegene wat antioksidante gebruik [82], sal die uitwerking op ander lewensgeskiedenisparameters of sel-selse die eksperimentele uitkomste en interpretasies in gevaar stel. Die gebruik van telomerase-afslaanmutante bied 'n potensieel kragtige manier om die rol van telomerase in die telomeerdinamika, veroudering en siekteprosesse in beide ektoterme en endoterme te verstaan.

Hier verskaf ons 'n integrerende sintese van telomeerdinamika in ektoterme. Ons fokus op (a) lewensgeskiedenis en telomere kovariasie, (b) telomere skakels met persoonlikheid, predasie en proliferasie, en (c) telomere lengte: seleksie en oorerflikheid.

2. Lewensgeskiedenisse en telomere kovariasie

Baie ektoterme het as uitstekende modelle van telomeer-navorsing gedien, sommige oor klassieke lewensgeskiedenisvrae, soos veroudering en die afruiling van somatiese onderhoud. Namate individue ouer word en lewenskoste en voortplanting vergroot, word telomere gelyktydig verkort. Groei in ektoterme is meer plasties in reaksie op omgewingsdrywers (veral temperatuur) as in endoterme, wat die geleentheid bied om die koste van groei en ouderdomseffekte op telomere-afslyting te verlig. Hieronder beskryf ons die skakels tussen ouderdom, groei, voortplanting en telomeerdinamika.

(a) Skakels na ouderdom en groei

Groei in ektoterme is die gevolg van sinergie tussen 'n komplekse stel dryfvere, soos temperatuur en aangebore groeikapasiteit wat deur akklimasieprosesse bepaal word, en die opgehoopte skade as gevolg van veroudering ([83], byvoorbeeld, groei kan anders verander as gevolg van temperatuur as gevolg van die verlede seleksie in verskillende termiese omgewings). Byvoorbeeld, 'n onlangse studie deur Simide et al. [48] ​​het telomeer met die ouderdom verkort in die Siberiese steur (Acispenser baerii) met behulp van beide longitudinale en dwarssnitmonsters. 'n Studie oor kousbandslange (Thamnophis elegans) het soortgelyke dwarssnitverhoudings tussen ouderdom en telomeerlengte geverifieer ([49] figuur 3). Ander werk het egter geen, of veel minder, sulke ouderdomseffekte op telomeerlengte getoon ([41] vir Atlantiese salm, Salmo salar, [40] vir sand akkedisse, Lacerta agilis). Werk aan 'n ander reptiel, die leerskilpad (Dermochelys coriacea), toon aan dat daar geen verskil in telomeerlengte tussen uitbroei en ou skilpaaie is nie, wat dui op 'n hoë telomerase -aktiwiteit vroeg in die lewe [42]. Hatakeyama et al. [50] toon ouderdomspesifieke telomeerverkorting in die varswatertelost (Oryzias laticeps) ondanks die alomteenwoordige en lewenslange telomerase -aktiwiteit. In 'n latere studie oor dieselfde spesie het dieselfde groep egter getoon dat telomerase -aktiwiteit deur die lewe wissel (laer aktiwiteit vroeg en laat in die lewe), met ooreenstemmende verskuiwings in telomeerlengte [85].

Figuur 3. Geslagsverskille in ouderdom-afhanklike telomeerlengte met geen verband in (a) wyfies, maar 'n kromlynige afname van telomeerlengte met ouderdom in (b) mannetjies in die rooikantige kousebandslang (Thamnophis sirtalis parietalis). Wyfies toon 'n baie minder aktiewe voortplantingstrategie. Op die foto (c), word 'n passiewe wyfie (die groot, sentrale kop) omring deur kleiner koppe van mannetjies wat energiek die hof maak. (© CRF, Van Rollings et al. [84]). (Aanlyn weergawe in kleur.)

Ectotherms bied ook enkele van die mees ekstreme voorbeelde van lewensduur en dus verhoudings met telomeerlengte, wat moontlik 'n interessante lewensgeskiedeniskomponent kan word. Byvoorbeeld, by die langste lewende nie-koloniale dier ter wêreld, die tweekleppige, Arctica islandica, daar is geen verband tussen telomere lengte en ouderdom (of telomerase aktiwiteit) ten spyte van ouderdomme van meer as 200 jaar [51]! In borselhare keël denne (Pinus longaeva), die langst geleefde nie-klonale plante, is die telomeerlengte stabiel gedurende sy lewensduur van ongeveer 5000 jaar ([65] figuur 2).

Ektoterme bied potensieel 'n kragtige pad vorentoe om die dinamika tussen ouderdom en grootte, en telomere lengte regulering te verstaan, met eksperimentele manipulasie van groei en 'n gepaardgaande ondersoek van veranderinge in telomere lengte of telomerase aktiwiteit. By die meeste ektoterme is groei onbepaald (hoewel dit met ouderdom en grootte afneem [78]) en moet dit ideaal gemanipuleer word terwyl ander sistemiese parameters, soos grootte en liggaamstemperatuur, onaangeraak bly. Baie min stelsels maak sulke eksperimente moontlik, maar 'n slim manier om hierdie probleme te hanteer, was 'n benadering deur die groep van Jörgen Johnsson, wat die vlakke van groeihormoon (GH) in salmdiere gemanipuleer het deur transgeniese vis (met dubbel GH-gene) te vergelyk. Visse met 'n buitengewone groeikoers is vergelyk met wilde-tipe vis in 'n gesplete broei-ontwerp, wat aan die lig gebring het dat GH-gemanipuleerde vis baie hoër telomeer-uitputting ondergaan het [41]. By plante kan vegetatiewe groei, grootte, voortplanting en lewensduur gemanipuleer word deur middel van modulerende daglengte. Hierdie tegniek is gebruik om te toets en te bevestig dat die aantal mutasies en telomeerveranderings wat na die volgende generasie oorgedra is konstant was, ongeag die ouderdom en lengte van die ouer [63].

Ektotermiese groei is sterk afhanklik van die termiese omgewing en dit kan gemanipuleer word om groeitempo en potensieel telomere lengte bane te verander. Byvoorbeeld, telomere word nie net korter met die ouderdom in die Siberiese steur nie (Acispenser baerii), maar Simide et al. [48] ​​het ook 'n 15% telomeerverlies oor 'n enkele maand geïnduseer deur hittebehandeling (30°C) te gebruik. Hoe dit gebeur, is nie eenvoudig nie. Ons het geen gepubliseerde data oor eritrosiete se lewensduur by steurgene gevind nie, maar as ons aanneem dat dit soortgelyk is aan dié van karp (Carassius auratus langsdorfi) —51 dae gemiddeld [86] —Telomeerverlies moet plaasvind deur dubbele of enkelstrengbreuke in eritrosiete in plaas van die verspreiding van hematopoietiese stamselle in die beenmurg (en dit is moeilik om slegte effekte te onderskei van ander genoomwye effekte [81]). 'n Alternatiewe verduideliking vir veranderinge in telomere lengte verspreiding sou wees bevooroordeelde mortaliteit van selle met langer telomere (alhoewel dit in stryd is met die feit dat korter, nie langer nie, telomere apoptose veroorsaak). Soortgelyke effekte kan verkorting van telomeer by 'n relatief hoër temperatuur in wilde forel (Salmo trutta [52]). Daarteenoor kan kouer (harder) omgewings ooreenstemmende telomeerverkorting veroorsaak, soos in ander bruinforelpopulasies aangetoon word, word aangeneem dat die telomeerlengte geoptimaliseer word deur die seleksie te stabiliseer [36,87]. Interessant genoeg, en teenstrydig met verwagtinge, blyk 'n deel van hierdie stabiliserende seleksie-scenario verhoogde oorlewing op see te wees deur die suksesvolle migreer en terugkeer van salm met korter telomere [88]. Temperatuur beïnvloed die groeikoers, en gevolglik seldeling en verspreiding, dus 'n eenvoudige voorspelling is dat telomeer -uitputting hoër moet wees in warmer water, en veral in water warmer as waar seleksie plaasgevind het. Rollings et al. [43] ondersoek die inhaalgroei-effekte van muskietvisse (Gambusia holbrookii) maar het slegs 'n swak verskil tussen behandelingsgroepe gevind, met visse in konstante 20°C met korter telomere as in behandelings met visse wat 'n geleidelike verandering van 30°C tot 20°C ervaar. Net so, Näslund et al. [37] het kompenserende groei by bruinforelle beoordeel en geen toename in telomeerosie by verhoogde groeikoers gevind nie. Hierdie uiteenlopende resultate is vermoedelik verklaarbaar deur differensiële geenuitdrukking van telomeraseproduksie afhangende van temperatuur. In menslike selkultuur veroorsaak termiese behandeling (37, 39, 42 ° C) 'n verskuiwing in telomeerlengteverspreiding na middellengte telomere, maar sonder 'n temperatuur-effek op telomerase produksie [89]. Dus kan telomeerverlies (veroorsaak deur ROS -produksie) en herstel (deur telomerase -opregulering) nie lineêr bepaal word deur temperatuurveranderinge of selfs in dieselfde rigting werk met dieselfde temperatuurverandering nie. Dus, temperatuurafhanklike (nie-lineêre) op- en afregulering van telomerase-uitdrukking moet ondersoek word, onafhanklik van telomeerverlenging en uitputting, vir 'n meer volledige begrip van telomeerdinamika.

Beloftevolle navorsing waarin metaboliese prosesse eksperimenteel in ektoterme verander word, toon 'dinamiese dinamika' van telomeerregulering en moontlik omgewingsafhanklikheid. Dit stem ooreen met onlangse werk in endoterme wat soos ektoterme optree, dit wil sê, werk wat variasie in telomeerlengte met torpor en hibernasie in klein knaagdiere ondersoek. Turbill et al. [90] het getoon dat in die eetbare slaapmuis (Glis glis) telomere-afslyting is tydens hibernasie in hegtenis geneem, wat die idee ondersteun dat torpor veroudering vertraag en moontlik verantwoordelik kan wees vir relatief langer lewe in hierdie en ander spesies wat hiberneer. Daaropvolgende werk oor dieselfde spesie deur Hoelzl et al. [91] het egter getoon dat hibernasie nie sonder koste is nie. Opwekking van winterslaap (veral herhaalde opwekking) is geassosieer met telomere-verkorting, moontlik deur oksidatiewe stres. Turbill et al. [92], hierdie keer besig met Djungarian hamsters (Phodopus sungorus), het die hipotese getoets dat torpor veroudering vertraag in hierdie hoogs seisoenale knaagdier wat daaglikse torpor gebruik en gevind het dat die relatiewe telomeerlengtes toegeneem het by individue wat gereeld daaglikse opwekking ondergaan het. 'N Interessante vergelyking sal soortgelyke werk wees oor werklik ektotermiese diere, soos reptiele, wat soortgelyke winterslaap, aestivasie en daaglikse ongemak ondergaan.

Telomerase-mutante of genetiese lyne in spesies met 'n vinnige teenoor stadige groei, kan moontlik meganismes bied om die verband tussen telomerase-aktiwiteit en telomeerlengte in ektoterme verder te verstaan. Anchelin et al. [28] het die waarde van sebravis-telomerase-neerslagmutante getoon vir studies oor veroudering, met 'n toename in kort telomere wat lei tot groeistop en apoptose en ander verouderingsimptome soos ruggraatkromming, agteruitgang van die lewer en retina en onvrugbaarheid [28]. Dit stem ooreen met die werk van Joeng et al. [34], wat getoon het dat lewensduur in nematodes (C. elegans) word sterk verleng (10–19,3%) deur telomerlengte eksperimenteel te verleng, maar dat die effek daarvan afhang daf-16 geen. Hierdie gevolge is deur Simons [93] afgemaak as 'n oorsaak wat die lewensduur beïnvloed, maar hier erken ons dat sulke interaksie -effekte kousaal belangrik is, selfs al is dit indirek, aangesien epistatiese en regulatoriese effekte ook evolusionêr relevant is. Schumpert et al. [54] het voordeel getrek uit twee nou verwante ekotipes in Daphnia om die verband tussen groei, telomerase en telomerelengtes te verken. In die kortstondige ekotipe (D. pulex) was daar geen ouderdom-afhanklike afname in telomeerlengte of telomerase-aktiwiteit nie, terwyl daar daarenteen 'n beduidende ouderdom-afhanklike afname in telomeerlengte en telomerase-aktiwiteit in die langerlewendes was Daphnia pulicera. Hoe goed hierdie patrone hou onder verhoogde ondersoek van meer ektotermiese spesies, moet nog gesien word (sien [94] vir 'n kruis-spesie vergelyking van telomere verkorting in stadig-veroudering versus vinnig-veroudering spesies).

(b) Skakels na voortplantingsmetodes, seksuele dimorfisme en polimorfisme

Daar word voorspel dat telomeerregulering sal verskil met voortplantingsmodus (bv. seksuele versus ongeslagtelike voortplanting) en met voortplantingspoging. Waar energieke toewyding tot groei teenoor voortplanting tussen die geslagte verskil en dit lei tot dimorfisme van seksuele grootte, word seksuele verskille in telomeerdinamika voorspel. Terwyl seksuele diere telomeer verleng deur seksuele voortplanting, behou aseksuele telomeerlengte deur splitsing of wanneer regenerasie deur amputasie veroorsaak word. By organismes wat voortplant deur agametiese kloning, is die ouerlike liggaam die voortplantingseenheid en die fiksheid neem toe met die klonale grootte. Daarom word klonale metazoane as 'onsterflik' [53] beskou. Onlangse werk oor klonale ascidiane toon aan dat die oorgang tussen seksuele geslagte totale verjonging bied wat onbepaalde voortplanting en groei moontlik maak en dat ouers opvallend laer telomerase -vlakke het in vergelyking met hul nageslag, dus lyk dit of ouers telomerase opraak as gevolg van voortplanting aan hul nageslag [53]. In ander spesies (splytagtige seesterre Coscinasterias tenuispina), word klonaliteit geassosieer met langer telomere, moontlik bemiddel deur bevolkingspesifieke telomerase-uitdrukking [55]. Net so, in planêre platwurms (Schmidtea mediterranea), is somatiese telomeer -instandhouding anders as by ongeslagtelike en seksuele diere wat deur telomerase -uitdrukking bemiddel word. Aseksuele diere handhaaf telomeerlengte somaties tydens voortplanting deur splitsing of wanneer regenerasie deur amputasie veroorsaak word, terwyl seksuele diere slegs telomeerverlenging bereik deur seksuele voortplanting [45].

Daar word verwag dat verouderingseffekte en reproduksiekoste by meer vrugbare individue omgekeerd met die lewensduur sal toeneem, en dit word ook voorspel dat dit die telomeerdinamika sal beïnvloed. Dit is getoon in Atlantiese silwers (Menidia menidia [31]) waar meer vrugbare vis korter lewensduur gehad het (soos voorspel deur die klassieke lewensgeskiedenisteorie) en ook korter telomere gehad het. Wanneer sulke afwegings in beleggingspatrone tussen groei, lewensduur en voortplanting tussen die geslagte verskil, kan die evolusionêre uitkoms seksuele dimorfisme wees. As gevolg hiervan kan die geslagte ook verskil in telomere eienskappe as telomere verkort met seldeling en een geslag groei vinniger as die ander, of verskil in een of ander aspek van reproduktiewe beleggings, seksuele dimorfisme in grootte kan saam met dié in telomere lengte voorkom. ([95] en verwysings daarin). Deurlopende differensiële seleksie op liggaamsgrootte tussen die geslagte, en ooreenstemmende seleksie in die natuur op telomeerlengte, is aangetoon in 'n (korrelatiewe) kwantitatiewe genetiese veldstudie van sand akkedisse [40]. Sulke seleksieprosesse kan lei tot die evolusie van die drasties verskillende lewensgeskiedenisstrategieë in die seksueel grootte-dimorfiese rooikantige kousbandslang (Thamnophis sirtalis parietalis [44]), waar wyfies baie groter word en langer leef as mannetjies. Manlike en vroulike rooikantige kousebandslange verskil ook in hul kortikosteroonvlakke (hoër by mans) na winterslaap, met mans wat duur paringsgedrag het, terwyl wyfies 'n baie meer passiewe rol speel en tweejaarliks ​​voortplant. Telomere erosie word voorspel om meer uitgesproke te wees by mans as vrouens, en dit het inderdaad geblyk dat mans 'n (negatiewe) kwadratiese telomere lengte afname met ouderdom gehad het, terwyl wyfies hul telomere behou het sonder merkbare slytasie ([44] figuur 3).

Daar word geglo dat die lengte en afloop van die telomeer aspekte van die verouderingsproses weerspieël [96], wat verband hou met fiksheid. As dit so is, kan fenotipiese eienskappe van buite as 'gesondheidsertifikate' vir vennote en mededingers optree, saam met telomere wees en seksueel gekies word. Giraudeau et al. [32] het ondersoek ingestel na die verwantskappe tussen kleurverbleking gedurende die paartyd en die afloop van telomeer in Australiese geverfde draakhagedis (Ctenophorus pictus). Hulle het tot die gevolgtrekking gekom dat vlakke van ROS aan die begin van die paartyd nie verband hou met die aanvanklike telomeerlengte nie, maar die akkedisse wat hul kleur beter behou het, verloor ook meer telomeerbase [32]. Verder het werk op dieselfde spesie die polimorfisme daarvan gebruik met verskille tussen morfies in kopkleur en gepaardgaande reproduktiewe gedrag, insluitend aggressie en beleggings in voortplanting. In ooreenstemming met voorspellings, het morfe met hoë beleggingstrategieë in reproduksie ook korter telomere gehad, wat die relatief laer vlakke van somatiese instandhouding vasvang ([84] figuur 4). In 'n uiterste voorbeeld van intraspesifieke polimorfisme in die lewensgeskiedenis, die heuningby, Apis mellifera, Korandova & Frydrychova [56] het gerapporteer dat telomerase-aktiwiteit en telomere-lengte op 'n ontwikkeling- en kaste-spesifieke wyse gereguleer is, en hoogs veranderlik onder kastes, met koninginne wat die grootste telomerelengtes en gepaardgaande telomerase-uitdrukking vertoon.

Figuur 4. (a) Die vier manlike morfe van geverfde jakkalse (Ctenophorus pictus). (b) Gemiddelde (±s.e.) relatiewe telomeerlengtes (RTL) van die vier manlike morfe. RTL van geel mannetjies was aansienlik hoër as rooi en blou mannetjies (van Rollings et al. [44] sien teks) (© CRF). (Aanlyn weergawe in kleur.)

Dit lyk dus asof hoëvlakversiering duur en toestandafhanklik is. In die rooikantige kousbandslang was telomeerlengte positief gekorreleer met liggaamstoestand in beide geslagte, maar algehele mannetjies het baie laer liggaamstoestand as wyfies gehad en dit het afgeneem met ouderdom by mans, 'n patroon wat weerspieël is in telomere verlies [44].

3. Telomere skakel met persoonlikheid, predasie en proliferasie

Ander drywers van telomeer-dinamika blyk individuele gedrag te wees en 'die pas van die lewe' [97-99] dit sal waarskynlik beduidende effekte hê in 'n reeks fisiologiese prosesse, insluitend telomere-afslyting. 'N Studie van bruinforel [26] het getoon dat sterker, meer aggressiewe en ondersoekende persoonlikhede korter telomere het. Ektotermiese taksa bied dus 'n geleentheid om die effek van weefselregenerasie op die telomeerdinamika te ondersoek. Byvoorbeeld, in baie akkedisse word stertoutotomie gebruik om predasie te verminder, maar het energieke koste tydens sterthergroei [38]. Gedurende hierdie tydperk word 'n meer kriptiese leefstyl aangeneem en word liggaamlike groei belemmer ten gunste van die hergroei van die stert. By sandhagedisse het dit 'n prys in terme van telomeerlengte, maar slegs by mannetjies (nie by wyfies wat gekamoefleer is nie) en meer nog by die minder visuele, kleiner, jonger mannetjies [38], wat dui op 'n verdere verborge konteksafhanklike koste tot outotomie en weefselregenerasie. Hoe word hierdie vinnig replikerende selle beskerm teen die gevolge van telomerekorting, veral as in ag geneem word dat stertverlies herhaaldelik tydens 'n individu se lewe kan plaasvind? Immunolokaliseringstegnieke dui daarop dat telomerase na outotomie [100] in die selle van akkedissterte opgegradeer word. Hierdie meganisme kan wydverspreid voorkom by ekotermiese taksa in 'n verskeidenheid plante, mariene ongewerwelde en gewerwelde ektoterme, telomerase -aktiwiteit word gereguleer en telomeerlengtes behou tydens regenerasie, in sommige gevalle verkieslik in die kortste telomere wat verleng word [66,101,102].

By sebravisse word telomere slegs in spesifieke weefsels en onafhanklik van hul verspreidingsnelheid tot kritieke lengte verkort [30]. Kort telomere versamel teen dieselfde tempo in die (hoogs proliferatiewe) ingewande en spiere (lae proliferatiewe), en dui op ouderdomsverwante siektes, insluitend kanker, voordat dit fenotipies opmerklik word [30]. Telomerase produksie is lewenslank in alle sebra vis somatiese weefsel en telomeer lengte word gehandhaaf deur die lewe in alle weefsel, [35]. Amfibiese telomere blyk die minste verken van die gewerwelde groepe te wees. In klassieke modelstelsels, soos Xenopus (X. laevis en X. tropicalis), bevat alle weefsels wat ondersoek is aktiewe telomerase, en die meeste in die testis, milt, lewer en in die embrio's [57]. Weereens is daar egter verskillende patrone in verskillende ektotermiese taksa in die kakkerlak (Periplaneta americana) telomerase word opgereguleer in jong stadiums en neem geleidelik af tydens ontwikkeling, het differensiële weefselaktiwiteit en is die aktiefste in die testes en eierstokke [103]. In krewe (Homarus americanus), wat onbepaalde groei het, is 'n hoë telomerase-aktiwiteit in alle groot organe aangetref en is aangevoer dat dit verantwoordelik is vir die handhawing van langtermyn-proliferasie en die voorkoming van veroudering [47].

4. Telomere lengte: seleksie en oorerflikheid

In ontledings van evolusionêre reaksies op seleksie word studies oor oorerflikheid gekombineer met die skatting van seleksiekoëffisiënte [77]. Die paar studies oor wilde ektoterme toon egter aansienlike verskille in die verhouding tussen telomeereienskappe en oorlewing of lewensduur. Ujvari en Madsen [25] het telomere effekte op fiksheid in tropiese luislange weerlê (Liase fuscus). In daardie studie het telomerelengte vroeg in die lewe toegeneem, maar toe asimptoties uitgevlak in ouer ouderdom [25], en as gevolg van geslagspesifieke groeitrajekte het dit langer telomere by wyfies as by mans tot gevolg gehad. Geen verband met oorlewing is gevind nie [25]. 'N Tweede studie deur Ujvari et al. [24] op akkedisse met rillingsnek (Chlamydosaurus kingii) in tropiese Australië het kort telomere by jong akkedisse getoon, daarna telomeergroei in die middeljare, gevolg deur uitputting by ouer akkedisse.

Hoe korreleer telomeerlengte op sellulêre vlak met sellewensvatbaarheid en evolusionêre fiksheid? Hierdie vrae bly relatief swak verstaan. Ujvari is 'n voorbeeld van moontlike drempel -effekte van telomeerlengte op die lewensvatbaarheid van selle et al.se [24] studies oor hagedisse met frill-nek, waarin hulle tot die gevolgtrekking kom: 'telomere lengte dinamika weerspieël 'n aanpassing om telomeer lengte bo 'n kritieke minimum te handhaaf om sellulêre homeostase te handhaaf'. Telomere sein op 'n kritieke minimum lengte en sel-selfmoord apoptose kan 'n uitkoms van hierdie proses wees. Baie studies in ons oorsig bevestig egter die kovariasie tussen telomeerlengte en -verlies, en kovariasie met fiksheidskomponente. Dit word nie voorspel deur 'n kritieke, minimale telomeerlengte-effek nie. Die idee van 'n 'kritieke minimum' telomeerlengte verduidelik dus nie breë, kwantitatiewe patrone van kovariasie met komponente van fiksheid in evolusionêre ekologie en genetika nie. Een so 'n patroon tussen telomere -uitputting en duur onderhoud van broeikleure blyk die geval te wees met die geverfde draakhagedis (Ctenophorus pictus). In hierdie spesie was die telomerlengte van die moeder 'n voorspeller van die telomeerlengte van die nageslag en was dit aansienlik oorerflik ondanks statistiese gevolge van oksidatiewe stres op telomeerlengte [29]. Oorerflikheidsberamings van telomeerlengte in wilde sand akkedisse was meer as een (1.23) vir erfgenote van die seun, en 0.55 vir skattings van dogter -dam in die natuur [39] oorerwing van telomere, soos enige eienskappe wat statisties bemonster is, kan waardes groter as een [77]. Verder is dit belangrik om daarop te let dat daar vir sandhagedisse geen omgewingsverwarring was van die regressie -effekte van die gemiddelde nageslag op die lengte van die ouer telomeer nie, omdat die nageslag meer as 'n dekade lank willekeurig op die studieplek vrygelaat is [104]. Hierdie resultate dui op 'n meer komplekse oorerwingspatroon van telomere as 'n eenvoudige Mendeliese proses [39]. Byvoorbeeld, Olsson et al. [39] het getoon dat vaderlike ouderdom negatief gekorreleer is met telomeerlengte, wat dui op 'n epigenetiese, transgenerasie -effek waardeur telomere sperms deur die lewe verkort word, wat 'n negatiewe vaderlike ouderdomseffek op sontelomere tot gevolg het (anders as by sommige soogdiere [105] sien ook Postma [106] vir 'n gedetailleerde oorsig oor keuse, geskiktheid en verskille in uitkoms van verskillende metodes vir die ontleding van oorerflikheid en komponente van additiewe komponente van variansie).

'N Belangrike, maar dikwels oor die hoof gesien, verband is of seleksie en epigenetiese effekte van telomeerlengte by volwassenes kan werk via genetiese interaksies tussen lewensgeskiedenisfases [107], sodat uitbroeiende telomeereienskappe beïnvloed word deur seleksie op volwassenes via genetiese korrelasies. Seleksie op volwassenes kan dus die waarskynlikheid van oorlewing en uiteindelik lewensduur ook in 'n jeugdige lewensgeskiedenis beïnvloed. Die beste bewyse kom uit eksperimentele werk oor die nageslag van transgene aalwurms (C. elegans), het nie-transgene wurms in die F1-generasie lewensverlengende effekte van langwerpige telomere behou, maar die effekte was afhanklik van daf-16 vir lewensduur verlenging in die F1 fenotipe [34].


Kyk die video: Најдобра алатка за одвраќање на комарци 15 до 20 kHz (September 2022).