Genom to termin, który w uproszczeniu określa całość dziedzicznych informacji jednostki . Są to informacje potrzebne do wytwarzania białek, które na różne sposoby wpływają na wygląd ciała i mogą go zmieniać. Możesz sobie wyobrazić DNA trochę jak plan kodu programu komputerowego. Informacja, która jest przechowywana w DNA, jest tłumaczona przez specjalnych pomocników w ramach translacji na aminokwasy, z których ostatecznie powstają białka w naszym ciele. Szczegóły pominiemy, to byłoby trochę za dużo biochemii na raz.
Każdego dnia w naszym ciele dzieli się miliony komórek, co oznacza, że informacja genetyczna również musi być kopiowana. To oznacza dla każdej komórki kopię około 3 miliardów tzw. par zasad, i to w idealnym przypadku jeszcze w odpowiedniej kolejności.Że coś może pójść nie tak, jest niemal oczywiste. Nasze ciało jest wyposażone w szereg pomocników, którzy mogą naprawić błędy podczas procesu kopiowania. Również w przypadku uszkodzeń z „zewnątrz” ci pomocnicy wkraczają do akcji.
W młodym wieku ten wysoko skomplikowany system działa (zazwyczaj) bez zarzutu, jednak z wiekiem pojawia się coraz więcej błędów. Tak zwana niestabilność genomowa jest jednym z Hallmarks of Aging. Te Hallmarks są próbą naukowego i molekularnego wyjaśnienia procesu starzenia. Tutaj przedstawimy ci pierwsze Hallmark bardziej szczegółowo i zajmiemy się pytaniem, dlaczego ludzie się starzeją.
Jeśli gromadzi się zbyt wiele uszkodzeń DNA (na przykład z powodu niestabilności genomowej), komórka umiera lub ulega degeneracji.
Niestabilność genomowa – zagrożenie z zewnątrz
Do zagrożeń pochodzenia zewnętrznego zaliczają się substancje chemiczne lub biologiczne, a tym samym na przykład leki. Dodatkowo fizyka może również wpływać na DNA poprzez światło UV, w szczególności światło UV-C, uszkadzając DNA.
Jeśli kiedykolwiek doznałeś poparzenia słonecznego, wiesz, o czym mówimy. Światło UV przenika przez naszą skórę i może, gdy dotrze do DNA, wyrywać całe fragmenty. Jeśli promieniowanie UV jest niskie lub nałożono filtr przeciwsłoneczny, uszkodzenia są niewielkie i nasze ciało może je naprawić.
W przeciwnym razie DNA jest tak poważnie uszkodzone, że komórka przestaje być funkcjonalna. Umiera. Gdy dzieje się to w dużej skali, widzimy to jako zaczerwienienie skóry lub jeszcze bardziej wyraźnie w postaci pęcherzy. Na dłuższą metę te uszkodzenia UV mogą bardzo zaszkodzić skórze i prowadzić do „raka skóry”.
Na szczęście nie zawsze musi zdarzyć się najgorsze, ale długotrwałe narażenie na wysokie promieniowanie UV bez ochrony powoduje również starzenie się skóry. W szczególności cząsteczka strukturalna kolagen jest stopniowo niszczona przez promieniowanie słoneczne.
Wiedziałeś? Z około 30% kolagen jest najczęściej występującym białkiem w naszym ciele. Znajduje się w skórze, kościach i ścięgnach. Promieniowanie UV może niszczyć kolagen na dwa sposoby. Z jednej strony fibroblasty (te komórki produkują kolagen) są hamowane w swojej pracy, a z drugiej strony promieniowanie UV aktywuje tzw. kolagenazy, które „pożerają” funkcjonalny kolagen. Dobrą wiadomością jest to, że możemy dostarczać kolagen w postaci peptydów kolagenowych również z zewnątrz, wspierając w ten sposób naszą skórę.
Peptydy kolagenowe (znane również jako hydrolizat kolagenu) są naukowo uznaną metodą zwiększania poziomu kolagenu w komórkach. Proszek kolagenowy należy zatem do najpopularniejszych suplementów diety. Osoby preferujące roślinną alternatywę często sięgają po wegańskie boostery kolagenowe, oparte na prekursach kolagenu.
Genomiczna niestabilność od wewnątrz
Przejdźmy do zagrożeń pochodzenia wewnętrznego. W ramach podziału komórkowego z jednej komórki powstają dwie komórki córki. Obie komórki córki muszą naturalnie otrzymać tę samą informację genetyczną, aby mogły się rozwijać zgodnie ze swoim przeznaczeniem. W tym celu DNA podwaja się w trakcie podziału komórkowego (replikacja) i następnie równomiernie dzieli się pomiędzy dwie nowe powstające komórki. W tym procesie powstają częściowo tzw. błędy replikacji DNA, na przykład błędne parowanie między dwoma nićmi. To jest suboptymalne, ale ciało jest na to przygotowane.
Podział komórkowy jest zorganizowany jako cykl, a w ten cykl wbudowane są stacje kontrolne. Gdy wykryty zostanie błąd, podział komórkowy zatrzymuje się, a błąd jest w najlepszym przypadku naprawiany. W przypadku, gdy system naprawczy nie może usunąć uszkodzenia, komórka zostaje wprowadzona w stan senescencji .
O senescencji porozmawiamy później, ale aby dać ci lepszy obraz: ta komórka została właśnie wprowadzona w „tryb zombie”. Nie jest ani żywa, ani całkowicie martwa.
Quercesome - 20-krotnie zwiększona bioavailability w porównaniu do tradycyjnego proszku kwercetyny. Dzięki fosfolipidom z słonecznika i naturalnemu witaminie C.
Wolne rodniki i reaktywne formy tlenu – co mają wspólnego z procesem starzenia?
Wolne rodniki i reaktywne formy tlenu brzmią trochę jak wybuchowa biochemia. I rzeczywiście tak jest. Zwłaszcza podczas intensywnych procesów metabolicznych w organizmie, z.B. w mitochondriach, mogą powstawać wolne rodniki. To szczególnie reaktywne cząsteczki, które mogą zakłócać równowagę reakcji i tym samym utrudniać korzystne dla organizmu reakcje.
Jeśli chodzi o cząsteczkę tlenu, w fachowym żargonie nazywa się je reaktywnymi formami tlenu. Na to również organizm ma odpowiedź, ponieważ przeciwutleniacze mogą w pewnym stopniu neutralizować te zakłócające czynniki.Najważniejszym naturalnym przeciwutleniaczem jest glutation, który przedstawiliśmy w naszym artykule o GlyNAC . .
Istnieje nawet teoria starzenia, która odnosi się niemal wyłącznie do wolnych rodników. Krótko mówiąc, ciągłe narażenie na te reaktywne cząsteczki ma powodować nasze starzenie się. Ta teoria jest już nieco przestarzała, ponieważ wiadomo, że pewna ilość wolnych rodników może być korzystna dla organizmu. Jedynie gdy równowaga zostaje zaburzona, wolne rodniki stanowią zagrożenie dla naszej stabilności genomowej.
Stabilność genomowa & Uszkodzenia otoczki jądrowej
Wymienione uszkodzenia, niezależnie od ich zewnętrznego lub wewnętrznego pochodzenia, są bezpośrednimi uszkodzeniami naszego planu budowy, czyli DNA.Dodatkowo, defekty architektury jądra komórkowego mogą również powodować niestabilność genomu. To działa w następujący sposób.
Jądro komórkowe jest oddzielną przestrzenią otoczoną powłoką i miejscem w komórce, gdzie znajduje się DNA. Powłoka jądra komórkowego składa się z wielu różnych białek, w tym białek z rodziny lamin. „Lamina” to łacińskie słowo oznaczające płytę, dysk lub warstwę. Te „białka warstwowe” muszą być prawidłowo formowane, aby powłoka działała prawidłowo.
To działa tutaj podobnie jak w przypadku dachu domu, który nie może być ani zbyt sztywny, ani zbyt miękki, aby jak najlepiej rozłożyć obciążenia. Jeśli wystąpi problem z powłoką jądra w związku z tymi „białkami warstwowymi”, genom staje się niestabilny. Powodem tego jest fakt, że DNA jest połączone z powłoką jądra za pomocą cząsteczek.
Przyjrzyjmy się rzeczywistemu przykładzie. Są ludzie, którzy mogą tworzyć tylko skróconą formę specjalnego laminu. Skrócone białko nazywane jest Progerin . Odpowiednio, chorobę tę określa się jako Progeria (=przyspieszone starzenie). U tych ludzi otoczka jądrowa nie jest wystarczająco stabilna. Rezultatem jest pięciokrotnie do dziesięciokrotnie zwiększona prędkość starzenia. Osoby dotknięte tym schorzeniem często umierają już w dzieciństwie lub w młodym wieku.
Czy wiedziałeś? Naukowcy z TU Monachium dokładniej zbadali obraz kliniczny progerii i dokonali fascynującego odkrycia. Nieprawidłowe progerin powstaje również w normalnych komórkach. Jednak u osób chorych na progerię powstaje około 20 razy więcej progerin, co powoduje zatykanie się śmietników komórkowych. Autophagia, również jeden z Hallmarks of Aging, u tych ludzi również przestaje działać.
Drugie ekscytujące odkrycie badania polegało na tym, że poprzez podanie Sulforafanu, wtórnego związku roślinnego z brokułów, autofagia mogła zostać zwiększona i „śmieciowiska komórek” (proteasomy) zaczęły lepiej funkcjonować.
Jeśli otoczka jądrowa jest uszkodzona lub niestabilna, zdrowie komórek jest znacząco zagrożone. Niestabilność genomowa jest jedną z jej przyczyn.
Niestabilność genomowa w przyszłości
Chociaż progerie są niezwykle rzadkimi chorobami, występującymi z częstością 1:1 milion, to leżąca u ich podstaw wada jest również istotna dla każdego z nas. Naukowcy udowodnili, że nawet u osób z normalnym procesem starzenia się dochodzi do powstawania progeriny, która zakłóca architekturę jądra.
Genom jest więc ciągle niestabilny z powodu różnorodnych wpływów, zarówno zewnętrznych, jak i wewnętrznych. Nikt nie jest od tego wolny. Dobrą wiadomością jest to, że nasze ciało jest przygotowane na wiele z tych wyzwań. Jednak wysiłki, aby utrzymać niestabilność w ryzach lub ją naprawić, z wiekiem działają coraz mniej optymalnie.
Pytanie, dlaczego niektórzy ludzie starzeją się wolniej, można prawdopodobnie wyjaśnić tym, że osoby te mają dobre mechanizmy naprawcze, aby ograniczyć niestabilność genomową. Nowe publikacje na ten temat nie tylko pogłębiają naszą wiedzę, ale także pokazują możliwe sposoby, jak możemy utrzymać niestabilność genomową w ryzach.
W następnym artykule z tej serii omówimy drugi znak starzenia: zużycie telomerów.
