Проблема концевой репликации хромосом
Со времени появления нашего сообщения об ограниченности способности нормальных клеток к размножению, "чашей Святого Грааля", заветной целью цитогеронтологов стало стремление найти и понять механизм предполагаемого счетчика, определяющего этот лимит, и того способа, которым иммортализованные клетки обходят это ограничение. Из колоссального объема имеющихся данных ясно, что внутриклеточный счетчик должен существовать. Среди этих данных и сам феномен фазы III, и наше наблюдение, свидетельствующее о том, что замороженные клетки "помнят", при каком числе удвоений они были положены на хранение [ Hayfick, ea 1965 , Hayflick, ea 1961 ], и огромное количество литературных данных с описанием сотен биологических изменений, которые происходят в нормальных клетках перед потерей их репликативной способности, т.е. способности к размножению [ Hayflick, ea 1980 ]. Поскольку смертность и бессмертие клеток неразрывно связаны со старением и раком, значение этой задачи трудно переоценить. Искомый механизм нельзя называть часами или хронометром, так как эти устройства измеряют течение времени. Поскольку репликативный лимит нормальных клеток прямо связан не с течением времени, а с числом актов репликации клеточной ДНК, предполагаемое устройство следует более правильно рассматривать как счетчик событий. Названия счетных устройств кончаются на "метр", поэтому оправдано предложение использовать термин "репликометр" для обозначения предполагаемого счетчика молекулярных событий. Первые попытки определения положения репликометра были сделаны в экспериментах по переносу ядра из старой или молодой культивируемой клетки в цитопласты, т.е. энуклеированные клетки противоположного возраста. Эти эксперименты показали, что репликометр находится в ядре [ Muggleton-Harris, ea 1976 , Wright, ea 1975 ]. Однако 70-80 гг произошел более существенный прогресс в поисках репликометра, чем за предыдущие 30 лет, благодаря счастливому стечению обстоятельств и наблюдениям, сделанным в различных областях. Недавние наблюдения укорочения теломер при делении нормальных клеток предоставили первые данные о репликометре. Вместе с открытием фермента теломеразы это явилось большим шагом в объяснении причин лимитированной способности большинства нормальных соматических клеток делиться in vivo и in vitro и того, как иммортализованные клетки могут обойти такое препятствие. Теломеры - структуры, расположенные на концах линейных хромосом. Они состоят из повторяющихся последовательностей ДНК. Теломеры явно предотвращают рекомбинацию и позволяют концам хромосом прикрепляться к ядерной оболочке. Свойства ДНК-полимеразы мешают ей полностью реплицировать линейные концы ДНК [ Оловников ea 1991 , Olovnikov, ea 1973 , Watson, ea 1972 ]. Это получило название "проблема концевой репликации". Проблема состоит в неспособности ДНК-полимеразы к полной репликации 3'-конца линейного дуплекса ДНК. В клетках многих видов концы хромосом теломеры содержат высококонсервативные повторы TTAGGG [ MOYZIS ea 1988 ]. Многие одноклеточные организмы и вирусы выработали специальный механизм решения проблемы концов. У этих организмов хромосомы имеют кольцевую форму или геном производит кольцевые промежуточные продукты репликации, у которых просто нет концов, создающих проблемы у видов с линейными хромосомами. В 1971 г. A.M. Оловников, исходя из теоретических предпосылок, предположил, что клетка может стареть в связи с потерей повторяющихся последовательностей ДНК на концах хромосом из-за их концевой недорепликации [ Оловников ea 1991 , Olovnikov, ea 1973 , Olovniiov, ea 1996 ]. Что касается самого процесса недорепликации ДНК, то его существование предположил также и Д.Уотсон в 1972 г. [ Watson, ea 1972 ]. Идея о том, что повторяющиеся копии функционирующих генов могут управлять процессом старения или запускать его, была прежде высказана Медведевым [ Medvedev, ea 1972 ]. И только недавно проницательное предположение Оловникова получило экспериментальное подтверждение. Свежие обзоры достижений в этой быстро развивающейся отрасли представлены в работах [ Blackburn, ea 1984 , Kipling, ea 1995 , Telomere ea 1995 , Chiu, ea 1997 ].
Смотрите также:
