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Telomere: Wodurch wird biologisches Altern verursacht?

Wenn Sie sich fragen, wie Ihre Zellen altern, suchen Sie nicht weiter als bis zu den Enden Ihrer Chromosomen. Spezielle Strukturen, Telomere genannt, haben ein Auge auf die Schäden, die sich in unseren Zellen ansammeln, und signalisieren, wann es Zeit ist, sich zurückzuziehen.


Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, werden die DNA-Stränge an den Enden Ihrer Chromosomen etwas kürzer.

Die Zellen in unserem Körper werden während unseres ganzen Lebens ziemlich geschlagen. Umweltfaktoren wie ultraviolette Strahlen, schlechte Ernährung und Alkohol sowie psychologische Faktoren wie Stress setzen unsere Zellen einem erheblichen Schadenrisiko aus.

Diese Faktoren schädigen die DNA in unseren Zellen und prädisponieren für Krebs und andere Krankheiten.

Glücklicherweise verfügen wir jedoch über ausgeklügelte biologische Systeme, um diesen Schäden entgegenzuwirken. Einer dieser Mechanismen ist an der Zellalterung beteiligt und stellt sicher, dass die einzelnen Zellen eine bestimmte Zeit lang leben, bevor sie sterben.

Telomere sind Abschnitte von DNA und Proteinen an den Enden unserer Chromosomen. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, werden diese Strecken natürlich kürzer. Wenn die Telomerlänge einen bestimmten Grenzwert erreicht, wird die Zelle altern, dh sie kann sich nicht mehr teilen und stirbt danach.

Wie funktionieren Telomere? Und warum altern manche Menschen schneller als andere?

Schutzkappen

Wie bereits erwähnt, sind Telomere Strukturen an den Enden der Chromosomen, die aus DNA- und Proteinabschnitten bestehen. Wenn sich eine Zelle teilt, werden Chromosomen repliziert und jede Tochterzelle erbt ein identisches Paar.

Unsere Zellen haben jedoch ein großes Problem mit der Replikation von DNA. Die für diesen Prozess verantwortlichen Enzyme, DNA-Polymerasen genannt, können leicht einen DNA-Strang im Chromosom replizieren, die Replikation des anderen Strangs ist jedoch viel komplexer.

Der Grund für dieses Phänomen ist, dass das DNA-Molekül gerichtet ist, was bedeutet, dass die beiden Stränge der Doppelhelix in entgegengesetzte Richtungen verlaufen.

DNA-Polymerasen können einen kontinuierlichen DNA-Strang erzeugen, der in Vorwärtsrichtung verläuft, aber wenn diese Maschinerie rückwärts arbeiten muss, gerät sie ineinander. Stattdessen entstehen in Vorwärtsrichtung kurze Fragmente, die dann durch andere Enzyme zusammengefügt werden.

Wenn es um die Enden unserer Chromosomen geht, kann der letzte Abschnitt des umgekehrten oder nacheilenden Strangs nicht repliziert werden. Wissenschaftler nennen dies das "Problem der Endreplikation". Das Ergebnis davon ist eine fortschreitende Verkürzung der Telomer-DNA-Dehnung mit jeder Zellteilung.

Dies bedeutet auch, dass ein DNA-Strang etwas länger ist als der andere.Das ist eigentlich eine gute Sache; Dadurch kann sich der freie DNA-Strang in die vorhandene doppelsträngige DNA einrollen und einklemmen, wodurch eine Schutzschleife gebildet wird.

Mit fortschreitender Verkürzung der Telomere kommt es zu einer Alterung der Zellen. Wissenschaftler glauben, dass dies ein natürlicher Abwehrmechanismus ist, der verhindert, dass Zellen, die zu viel Schaden angesammelt haben, sich in potenzielle Krebszellen verwandeln.

Faktoren, die das biologische Alter beeinflussen

Die Telomerlänge kann verwendet werden, um das biologische Alter einer Person (das sich vom chronologischen Alter unterscheidet) anzuzeigen. Wissenschaftler wissen jetzt, dass viele Faktoren - darunter körperliche Bewegung, Schlaf, Depression und bestimmte Genmutationen - mit einer geringeren Telomerlänge verbunden sind und zu einer vorzeitigen biologischen Alterung führen können.

Zum Beispiel eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Pädiatrie zeigt, dass Kinder, die ihre Väter verloren hatten, deutlich kürzere Telomere hatten.

Eine systematische Überprüfung wurde ebenfalls in der Septemberausgabe 2017 der veröffentlicht Journal für psychiatrische Forschung zeigt auch einen Zusammenhang zwischen Widrigkeiten in der Kindheit - einschließlich Gewalt, Institutionalisierung und Armut - und kürzeren Telomeren.

Ob die Telomerlänge ein Marker für das biologische Altern ist oder eine Ursache dafür ist, bleibt abzuwarten. Die Begrenzung der Faktoren, die negativ mit der Telomerlänge zusammenhängen, trägt jedoch wahrscheinlich zu einem jugendlicheren biologischen Alter bei.

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