С тех пор как исследователи связали укорочение теломер и болезни, старость, их целью стало понять, какие факторы регулируют длину теломер. Ученые института Salk обнаружили, что удлинение и укорочение стволовых клеток в результате дает не слишком короткие и не слишком длинные теломеры. Вывод, который был опубликован в декабря 2016 года в издании «структурная & молекулярная биология», углубляет наше понимание биологии стволовых клеток и может способствовать развитию клеточной терапии, особенно в области старения и регенеративной медицины. "Эта работа показывает, что оптимальная длина теломер тщательно регулируется в диапазоне между двумя крайностями", говорит Jan Karlseder, профессор молекулярной и клеточной биологии лаборатории Солк и ведущий автор работы. "Было известно, что очень короткие теломеры наносят вред клетке. Но что было совершенно неожиданным — ущерб также возникает, когда теломеры очень длинные". Теломеры - повторяющиеся участки ДНК на концах каждой хромосомы, длина которых может быть увеличена с помощью фермента под названием теломераза. В то время как теломеры укорачиваются с течением времени, сами хромосомы становятся уязвимыми к повреждению. В итоге клетки погибают. Исключение составляют стволовые клетки, которые используют теломеразу, чтобы восстановить свои теломеры, что позволяет им сохранить свою способность к делению, и дифференцироваться практически в любой тип клеток конкретного органа или ткани, будь то кожа, сердце, печень или мышцы -- качество, известное как плюрипотентность. Эти качества делают стволовые клетки перспективным средством для регенеративной терапии и борьбы с возрастными клеточными повреждениями и заболеваниями. "В наших экспериментах, ограничение длины теломер нарушало плюрипотентность, и в результате стволовые клетки погибали", - говорит Тереза Ривера. "Тогда мы хотели узнать, увеличится ли плюрипотентный потенциал, если увеличить длину теломер . Удивительно, но мы обнаружили, что более длинные теломеры являются более хрупкими и накапливают повреждения ДНК". Ривера и ее коллеги, используя молекулярные методы, разнообразили активность теломеразы. Наверное, не удивительно, клетки с слишком маленькой теломеразой имели очень короткие теломеры и, в конечном счете, умерли. "Мы были удивлены, обнаружив, что заставляя клетки производить действительно длинные теломеры мы вызвали хрупкость теломер, что может привести к инициации рака," говорит Karlseder. "Эти эксперименты ставят под сомнение общепринятое понятие, что искусственное увеличение теломер может продлить жизнь или улучшить здоровье организма." Группа отметила, что очень длинные теломеры активировали механизм, контролируемый парой белков, называемых XRCC3 и Nbs1. Эксперименты в лаборатории показывают, что снижение экспрессии этих белков в ЭСК предотвращали обрезание теломер, что подтверждает, что XRCC3 и Nbs1 действительно отвечает за эту задачу. Далее команда обратила внимание на индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ипск), потому что они могут быть генетически похожи на донорские и легко доступны, что является общими и важнейшими инструментами для потенциальной терапии стволовыми клетками. Исследователи обнаружили, что ипск содержат маркеры укорочения теломер, что делает их присутствие полезным показателем того, насколько успешно клетка была перенесена. "Перепрограммирование стволовых клеток - крупный научный прорыв, но эти методы все же совершенствуются. Понимание того, как длина теломер регулируется - важный шаг к реализации терапии стволовыми клетками и регенеративной медицины", - говорит Ривера.