Konačno, Nobelov komitet je poslušao mene i ove godine nagradio pronalazače mojih omiljenih lekcija iz biohemije i genetike. Nagrađeni su Elizabet Blekburn, Kerol Grajder, i Džek Šostak, za otkriće telomera i telomeraza. Ovogodišnja nagrada za dostignuća iz oblasti medicine i fiziologije pripala je dvema damama (presedan!) i gospodinu koji su već, a sasvim sigurno će još više u budućnosti, zadužili modernu medicinu.
Pošto su ovo moje omiljene lekcije, crkla bih da ih ne podelim sa vama. Pripremite se da budete zadivljeni.
Sve počinje molekulom DNK
Dezoksiribonukleinska kiselina ili DNK je vrlo dugačak molekul koji, kada se nacrta, liči na merdevine uvijene oko svoje uzdužne ose.
Svaka ljudska ćelija osim spermatozoida i jajne ćelije ima 46 molekula DNK. Spermatozoid i jajna ćelija, naravno, imaju po 23 molekula DNK, tako da, kada se spoje, oplođena jajna ćelija ima 46 molekula i onda svaka ćelija nove bebe ima tih istih 46 molekula.
Život jedne ćelije sastoji se iz rođenja, rasta, obavljanja funkcija i konačnog suočavanja sa izborom: ili podela na dve manje ćelije, od kojih svaka posle nastavlja “majčinim stopama”, ili smrt. Ali šta je to što tera ćelije da umru umesto da se podele i nastave lozu? Kako to da neke ćelije umiru ranije, a neke kasnije? Još važnije - koliko puta može jedna ćelija da se podeli? Koliko generacija, unuka, praunuka i čukun-unuka može jedna ćelija da da pre nego što svi oni, cela porodica, umru? U potrazi za odgovorom na ovo pitanje sedamdesetih godina prošlog veka nastalo je istraživanje koje danas nagrađujemo.
Pratimo sada jednu ćeliju, kojoj je došlo vreme da se podeli. Deoba svake ćelije se sastoji iz toga da ćelija udvostruči broj DNK molekula, raspodeli organele ravnomerno u obe polovine i “pocepa” se po sredini. To dupliranje broja DNK molekula zove se replikacija. Replikacija je super-složen proces i, kao što rekoh, omogućava da od jednog molekula DNK nastanu dva, identična molekula.
Samo, oni nisu sasvim, sasvim identični. Ćerka ćelija je malo kraća od majke. Proces replikacije je nesavršen i, iako mehanizam odlično radi na sredini “merdevina”, kako priđe kraju merdevina, sasvim se zbuni. Postoji nekoliko razloga zašto se ta mašinerija poremeti pri krajevima molekula i njih ćete naći ovde. Evo kako se to mašinerija “zbuni” - kada stigne do kraja merdevina, ostane jedan deo koji ne može biti prekopiran. To je jedan kratak niz koji ostaje sam, neparan i štrči. Pošto on ničemu ne služi, dođu ćelijske “makaze” i odseku taj, nekopirani deo, taj višak. I tako je novi molekul - ćerka molekul - kraći od majke.
To onda izgleda ovako (naravno da je u paintu, naravno da sam negde zeznula kompresiju, naravno da ne znam bolje od ovoga):
Komplikovano?
Zamislite ovako - da je svaki DNK jedna knjiga recepata koja se prepisuje ručno. Iz nekog razloga, prepisivač ne može da prepiše prvu i poslednju stranu. Nebitno je sada zašto, bitno je da ne može. I tako, svaki put kada prepisuje knjigu recepata, ona je kraća za po dve strane. Pošto, naravno, ne želimo da se naši recepti izgube, pre nego što odnesemo knjigu na koričenje, dodaćemo na početak i kraj knjige po jednu praznu stranu, tako da onaj ko prepisuje knjigu neće mnogo da nas ošteti ako ne prepiše i te strane. Naravno, ako planiramo da našu knjigu prepisuju generacije i generacije prepisivača, naguraćemo još strana na početak i na kraj i tako će naša knjiga sa receptima biti sigurna bar još koju deceniju.
Šta su telomere?
E, te prazne strane na početku i na kraju knjige su telomere. Telomere su, dakle, krajni delovi DNK koji ničemu* ne služe sem da budu “žrtvovani” u procesu replikacije. Pošto njih ima dosta, naša DNK je bezbedna određeni broj prepisivanja.
Sad, za razliku od knjige sa receptima, koja je korisna čak i ako joj fali nekoliko recepata, DNK je potpuno beskorisna ako nema pravi početak i kraj. Zato, kada nestane praznih listova (telomera) na početku i na kraju, i kada prepisivač načne prvi recept, DNK je beskorisna i ćelija umire. Zato broj telomera određuje koliko puta će jedan molekul DNK moći da bude prepisan. Odnosno koliko puta će jedna ćelija moći da se podeli. Odnosno kada više neće moći da se deli, nego će morati da umre. Odnosno - koji joj je rok trajanja.
Fascinantna ideja, a? Svaki naš molekul DNK ima rok trajanja! I šta su naučnici prvo pomislili? Naravno - daj da ga produžimo! I tu nastupaju telomeraze, i superzavabni deo ovog bloga.
Šta su telomeraze?
Telomeraze su enzimi koji dodaju telomere na početak i na kraj DNK, odnosno prazne listove u knjigu sa receptima. Praktično, one omogućuju našim molekulima DNK da budu prepisani nekoliko ili nekoliko stotina puta pre nego što im istekne rok trajanja. Telomeraze se nalaze u ćelijama i omogućavaju joj da produži svoj život.
Opet fascinantno? Mi imamo u svojim ćelijama enzime koji mogu da produže život ćelijama i da one nikada ne umru i da mi nikada ne umremo sem ako nas ne udare kola ili ako se baš razbolimo, čoveče!
Naravno, postoji kvaka. Telomeraze su najaktivnije dok smo još u stomaku. Posle su sve manje i manje aktivne. One ne mogu da “štrikaju” telomere po potrebi, kad vide da je ćelija na izdisaju. Ne mogu, jer nisu aktivne.
Znate u kojim ćelijama su telomeraze aktivne stalo i koje to ćelije mogu, ako ih hranimo u posudi i dajemo im vodu i šta sve ne, da žive beskonačno, da se dele nebrojeno puta i da nijedna od njih ne umre “prirodnom smrću” ili “od starosti”? Ti, mali, iz prvog reda? Tako je. Ćelije raka.
Besmrtnost
Ćelije raka, pored svih fantastično zlih osobina koje imaju, imaju i tu prilično nezgodnu osobinu - besmrtne su. One mogu da umru ako ih otrujemo (neki citostatici), izgladnjujemo (neki drugi citostatici), ozračimo ili ako ih izvadimo iz čoveka i bacimo u kantu. Ali same neće umreti.
Primer su, recimo, HeLa ćelije, koje su nekih pedesetih godina naučnici uzeli iz raka grlića materice pacijentkinje Henrijete Laks. Ona je, nažalost, preminula, ali, na sreću, njene ćelije nisu. Kažem na sreću, jer su baš te ćelije bile “zamorčići” za brojna istraživanja i veoma su doprinele nauci. Naučnici su ih “posadili” u laboratoriji, sproveli im hranu i vodu i one su se od tada do danas toliko puta delile da su naučnici iz ostalih laboratorija došli po “pelcer”. Sada se smatra da ima više HeLa ćelija po laboratorijama po svetu, nego što je sirota Henrijeta imala u svom telu. HeLa ćelije su jako zgodne za istraživanja iz brojnih razloga, a glavni je naravno taj što se, sem ako se ne otruju ili izgladne, nikada neće prestati da se dele (za razliku od ljudskih ćelija koje će se deliti, deliti, deliti, a onda, u jednom trenutku, svi potomci, sve ćelije, čitava ta kolonija koja ispunjava sud, će umreti). A zašto? Zato što ćelije raka imaju aktivne telomeraze! Kad god takva ćelija oseti da joj se bliži kraj, telomeraze produže DNK i ćelija nastavi sa životom kao da ništa nije bilo.
I, eto, došli smo do tajne besmrtnosti. Telomeraze.
Budućnost istražvanja telomeraza
Odavde se istraživanje račva u dva pravca - jedan je potraga za večnim životom, druga je lečenje raka. Ovo prvo je komplikovano iz bezbroj razloga, ali ovo drugo je sasvim realno. Kada bismo, recimo, našli lek koji blokira telomeraze, ćelije raka bi, isto kao i ćelije čoveka, bile smrtne. Pošto ćelije raka “brže” žive i češće se dele od normalnih ćelija, sigurno bi “ispucale” sve svoje telomere pre ljudskih i rak bi prosto - umro.
Naravno, ovo je samo teoretisanje. Ostaje da se vidi kako i kada će ovo saznanje biti iskorišćeno. Ali ne možete da kažete da ne obećava. I ne možete da ne kažete da nije superzabavno.
I ne možete da ne kažete da vas nisam naučila!
*Telomere imaju druge funkcije sem ove, u replikaciji, ali mislila sam da nije bitno. Više o tome - ovde. |
