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Telomere: Was verursacht das biologische Altern?

Wenn Sie sich wundern, wie Ihre Zellen altern, suchen Sie nicht weiter als die Enden Ihrer Chromosomen. Spezielle Strukturen, die Telomere genannt werden, behalten den Schaden, der sich in unseren Zellen anreichert, im Auge und signalisieren, wann sie in Rente gehen müssen.

DNA und Chromosom

Die Zellen in unseren Körpern nehmen während unserer Lebenszeit eine Menge Schaden. Umweltfaktoren wie ultraviolette Strahlen, schlechte Ernährung und Alkohol sowie psychologische Faktoren, einschließlich Stress, gefährden unsere Zellen erheblich.

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

Glücklicherweise verfügen wir jedoch über ausgereifte biologische Systeme, um diesen Schäden entgegenzuwirken. Einer dieser Mechanismen ist in die zelluläre Alterung involviert und stellt sicher, dass einzelne Zellen für eine gewisse Zeit 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 Abschnitte natürlich kürzer. Sobald die Telomerlänge einen bestimmten Abschneidepunkt erreicht, wird die Zelle seneszent, was bedeutet, dass sie sich nicht mehr teilen kann und anschließend sterben wird.

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 Abschnitten von DNA und Proteinen bestehen. Wenn sich eine Zelle teilt, werden die Chromosomen repliziert, und jede Tochterzelle erbt ein identisches Paar.

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

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

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

Wenn es um die fernen Enden unserer Chromosomen geht, kann der allerletzte Abschnitt des umgekehrten oder nacheilenden Stranges nicht repliziert werden. Wissenschaftler nennen dies das "Ende-Replikationsproblem". Das Ergebnis ist eine fortschreitende Verkürzung der Telomer-DNA-Streckung bei jeder Zellteilung.

Es bedeutet auch, dass ein DNA-Strang etwas länger ist als der andere. Das ist eigentlich eine gute Sache; es erlaubt dem freien DNA-Strang, sich in die existierende doppelsträngige DNA einzurollen und zu stecken, wodurch eine Schutzschleife gebildet wird.

Mit fortschreitender Telomerverkürzung kommt Zellalterung einher. Wissenschaftler glauben, dass dies ein natürlicher Abwehrmechanismus ist, der verhindert, dass Zellen, die zu viel Schaden angerichtet haben, zu potenziellen Krebszellen werden.

Faktoren, die das biologische Alter beeinflussen

Die Telomerlänge kann verwendet werden, um das biologische Alter einer Person anzugeben (das sich vom chronologischen Alter unterscheidet). Wissenschaftler wissen jetzt, dass viele Faktoren – einschließlich körperlicher Bewegung, Schlaf, Depression und bestimmter Genmutationen – mit einer verkürzten Telomerlänge einhergehen und infolgedessen zu vorzeitiger biologischer Alterung führen können.

Zum Beispiel zeigt eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichte Studie, dass Kinder, die ihren Vater verloren hatten, signifikant kürzere Telomere hatten.

Eine ebenfalls in der Septemberausgabe 2017 veröffentlichte systematische Übersicht zeigt ebenfalls einen Zusammenhang zwischen Widrigkeiten in der Kindheit – einschließlich Gewalt, Institutionalisierung und Armut – und kürzeren Telomeren.

Ob die Telomerlänge ein Marker für das biologische Altern oder eine Ursache dafür ist, bleibt abzuwarten. Die Einschränkung der Faktoren, die negativ mit der Telomerlänge in Zusammenhang stehen, dürfte jedoch zu einem jugendlichen biologischen Alter beitragen.

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