Сергей Огнивцев - Борьба со старением, или Не все мы умрем…

Как и всё в клетке, это естественное присоединение требует участия своего фермента, который называется просто ДНК-полимераза [52] «– аза» всегда используется для обозначения фермента, ДНК-полимераза – фермент, создающий полимер ДНК. Всё просто. . Этот фермент не только обеспечивает присоединение подходящего нуклеотида, но и может проверять, правильно ли собирается вся копия. При ошибках процесс сборки может быть остановлен.

Для начала своей работы ДНК-полимераза должна прикрепиться к цепочке ДНК. Место своего крепления на конце ДНК она скопировать не может. Поэтому копии получаются немного короче. Для своего крепления ДНК-полимераза использует находящиеся на конце ДНК теломеры, поэтому с каждым делением теломеры немного укорачиваются. Мы об этом уже говорили раньше.

Здесь мы коснулись двух процессов, которые традиционно считаются причинами старения: удвоение ДНК и сопровождающих его ошибок-мутаций и укорочение теломер . Мы подробно остановимся на них в следующей части книги, посвященной старению.

Итак, в ядре созданы дубли хромосом для построения новой клетки. Для того чтобы распределить эти хромосомы по новым «квартирам», в клетке имеются специальные органеллы – центриоли . Мы о них раньше не говорили, потому что они выходят на сцену только при делении клетки. Грубо говоря, центриоль – это пучок трубочек, которые используются для растаскивания хромосом в новые клетки. Она находится вне ядра, но близко от него. Поскольку для притягивания хромосом в каждую новую клетку нужна своя центриоль, эти органеллы также удваиваются. Вот теперь уже всё готово и процесс разделения ( митоз ) [53] Мито́з (др. – греч. μίτος – «нить») – деление клетки. начинается.

Теперь хромосомы, которые были развернуты для удвоения, туго сворачиваются ( конденсируются ). В таком виде их уже хорошо видно в микроскоп. Ядерная оболочка распадается, и центриоли тянут свои трубочки к соответствующим хромосомам.

Рис. 1.2.13. Растаскивание хромосом центриолями

Сами хромосомы выстраиваются в одной плоскости посередине клетки, как это показано на средней схеме рис. 1.2.13.

Центриоли прикрепляются трубочками к дублированным («сестринским») хромосомам в месте их прикрепления друг к другу, (называемого цетромерами , мы о них уже говорили [54] Центромеры – участок хромосомы, делящий ее на два неравных плеча. Центромеры, так же как теломеры, представляют собой повторяющиеся последовательности нуклеотидов. ).

Дальше трубочки сжимаются и растаскивают дублированные («сестринские») хромосомы (рис. 1.2.13). И наконец, вокруг каждой группы хромосом образуются новые ядерные мембраны и появляется два новых ядра. ДНК в новых ядрах приводится в рабочее состояние (деконденсируется). Внутри новых ядер образуются ядрышки, и цитоплазма делится между двумя новыми клетками. Образуются новые оболочки. Процесс деления завершен.

Так рождаются почти все клетки человека. За исключением половых или репродуктивных. Процесс рождения и деления половых клеток (мейоз) сильно отличается от обычного .

Собственно, отличия связаны с функциями половых клеток. Во-первых, мужские клетки должны соединиться с женскими и образовать первую клетку организма ребенка ( зиготу ). Значит, в каждой половой клетке ( гамете ) должен быть только один набор хромосом – 23 хромосомы . Второй набор берется от партнера.

Во-вторых, как мы помним, каждая клетка содержит два набора хромосом – материнский и отцовский. В половую клетку попадет только один набор. При этом он не может быть только материнским или только отцовским, иначе смысл полового размножения теряется. Необходимо, чтобы в ДНК сперматозоида и яйцеклетки были представлены гены обоих родителей, отца и матери. Это достигается тем, что перед делением отцовская и материнская хромосомы с одинаковым набором генов ( гомологичные хромосомы) притягиваются друг к другу, тесно сближаются и во многих местах скрепляются [55] Процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом называется конъюгация (от лат. conjugatio – «соединение»). Места соединения называют хиазмами . . Далее между ними начинается удивительный процесс обмена генами ( кроссинговер ). В результате на каждой хромосоме присутствуют и отцовские, и материнские гены – получается уже отцовско-материнская хромосома .

Рис. 1.2.14. Схема деления половых клеток (мейоза)

В целом схема мейоза представлена на рис. 1.2.14. Мейоз состоит из нескольких шагов.

Сначала всё идет как при обычном делении клеток: хромосомы удваиваются .

Однако второй шаг, совершенно особенный, – кроссинговер , обмен генами уже удвоившихся хромосом.

На третьем шаге уже смешанные отцовско-материнские хромосомы делятся на две клетки с обычным двойным набором хромосом.

Наконец, на четвертом шаге происходит еще одно деление каждой из двух клеток на две с уже одинарным набором хромосом. Итак, родилась половая клетка, готовая к соединению с половой клеткой партнера и образованию первой клетки нового организма ( зиготы ).

До своего рождения половая клетка ( гамета) прошла немалый путь от первой клетки собственного организма ( зиготы ) через стволовые клетки и многие деления. Естественно, каждое деление сопровождалось определенными ошибками. На каждом этапе часть генов блокировалась различными эпигенетическими способами, о которых мы говорили раньше. В общем, клетка пришла к мейозу постаревшая и изрядно потрепанная жизнью.

И вдруг, совершенно чудесно, вся предыдущая жизнь как бы обнуляется. Клетка мгновенно молодеет , все приобретенные в процессе жизни и многочисленных делений метки исчезают, и половая клетка ( гамета ) готова к слиянию с партнерской клеткой и рождению нового организма! Значит, существует путь быстрого омоложения клетки . Это очень впечатляет и ободряет!

Однако все клетки, кроме половых, стареют и умирают . В организме пожилого человека клетки работают не так, как у молодого. Теломеры заметно короче. Часть полезных генов эпигенетически заблокировано, а часть вредоносных, наоборот, стала работать интенсивнее. Клетки накопили запас белков для деления, но поделиться уже не могут. Функции этих клеток в организме выполняются заметно хуже. При этом старые клетки плохо влияют на ещё хорошо работающие. Они портят им рабочий настрой и сигнализируют: пора уже на отдых. Однако плохое функционирование больших групп клеток быстро приводит к ухудшению работы органов и систем. Начинаются сбои в работе, и старые клетки бесславно умирают вместе со всем организмом.