Telomer Nedir? Görevleri ve Yaşlanma ile İlişkisi

Telomer Nedir?

Telomer, DNA'nın kompakt hali olan kromozomların uç kısımlarını koruyan özelleşmiş moleküllerdir. Aynı zamanda telomer yapısı kromozomların belirli bir diziyle devam eden DNA'sından ve bağlayıcı moleküllerinden oluşur. Vücutta hücre bölünürken DNA replikasyonu ise kendiliğinden gerçekleşir. Ancak bu replikasyon, kromozomların son bölümlerinde yetersiz kaldığı için orada görevi DNA telomerleri alır. Kromozom telomerleri ise her hücre bölünmesi sırasında düzenli olarak kısalır. Bu yapının düzenli kısalması ise yaşlılıkla ilgili tüm varyasyonların açıklanmasında umut vadeder.

Telomerin Yapısı ve Konumu

Özel molekül kompleksinden oluşan bu yapı, hücre içinde kromozomların son bölümlerinde konumlanır. Somatik hücrelerin bölünmesinde genetik bilginin eksiksiz aktarılmasını ve kopyalanmasını sağlar. Kromozomların stabilizasyonda ve korunmasında aktif görev alması için kompleks yapılar ekstra bir bariyer görevi de görür. Bu nedenle telomer ve insan ömrü doğrudan ilişkili bir hücresel sürece sahiptir.

Telomerin Görevi

Yaşam sürecinde hayati fonksiyon üstlenen özelleşmiş yapının önemli görevleri vardır. Genel olarak telomer görevleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Hücre yaşlanmasının denetlenmesi: Telomer etkisi kaybolursa hücre düzeyinde yaşlanma başlayabilir. Bu nedenle kişinin kronik ya da yaşa bağlı hastalıklara yakalanma riski söz konusu olabilir.
• Hücre bölünmesini desteklemesi: Hücre bölünmesinin her tekrarında protein/DNA kompleksinin uzunluğunu yavaş yavaş kısalır. Aynı zamanda hücre bölünmesi için de bir sınır belirleyerek aşırı çoğalma ihtimalini önler. Böylece hücrenin ömrünün belirlenmesinde etkili olan süreçlerin yürütülmesine yardımcıdır. Eğer kümeleşmiş bu birimlerin kısalması maksimuma ulaşırsa çoğalmayan ancak metabolik olarak işlevini yerine getiren hücrelere dönüşür.
• Kromozomun korunması: Kromozomların sonlandığı bölümü bir kapak gibi kapatarak zarar görmesini engeller. Hatta kromozomların yan kısımdaki diğer kromozomlarla bir araya gelmesini önleyerek mutasyonun oluşmasını doğal olarak engeller. Genetik kararlılık da sağlar ve böylece kanser gibi kontrolsüz hücre çoğalmasının olduğu rahatsızlıkların meydana gelme riskini minimuma indirir.
• DNA çoğalırken nükleotid kaybının önlenmesi: Hücrenin bölünmesinde öncelikle kromozomlar bir fermuar gibi açılır, devamında ise DNA kendini çoğaltır. Sonrasında karşılıklı dizimde nükleotidler kendini eşler ancak uç kısımlarda program çalışmayabilir. Uç kısımlarda aynı işlevin devam etmesinde ise kompleks görev alır. Böylece genetik materyalin eksiksiz kopyalanması için bu ara bölüme ihtiyaç duyulur.
• Uzunluk açısından telomer korunması: Telomer ve telomeraz ilişkisi bu süreci yönetir. Telomer bilimsel çalışmalarında enzim aktivitesi arttığında ilgili yapının ömrü uzar ve uzunluğunu aynı düzeyde muhafaza edebilir. 

Telomer Kısalması ve Yaşlanma 

Bu moleküler yapının kısalması hücre bölünmeleriyle paralel gerçekleşir. Hayat boyu devam eden bu reaksiyon aynı zamanda canlının yaşlanmasını ve fiziksel/zihinsel olarak yavaşlamasını da ifade eder. Canlının en küçük birimi olan hücrelerde bu mekanizma devam ettiği için doğrudan hücresel yaşlanma da kaçınılmazdır.

Kısalmaya Yol Açan Faktörler

Bu yapı belirli bir uzunluğa geldikten sonra durur, devamında tetikleyici bazı faktörler nedeniyle kısalmaya başlar. Negatif olarak bilinen faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Fastfood beslenme ya da sağlıksız atıştırmalıklar tüketme, diğer taraftan tek tip beslenme nedeniyle vitamin ve minarellerin yeteri kadar alınmaması
• Uyku bozukluğu ve strese yoğun maruz kalınması
• Alkol, uyuşturucu, sigara gibi kötü alışkanlıkların olması
• Spor aktivitesi göstermeme ve obezite 
• Antioksidan tüketiminin yetersiz olması

Hücresel Yaşlanma ile İlişkisi

Olgunlaşan hücreler, vücutta kontrollü ölüm olarak bilinen apoptozise girer. Sonrasında yeni hücreler meydana geldikçe kompleksin boyunun kısalması bir kısır döngüye dönüşür. Kısalan yapı sadece ömrün kısalmasıyla ilişkili olmayıp genetik bilginin de bozulmasına neden olabilir. Telomer ve hücresel yaşlanma ile gelişen sürecin geniş çerçevesinde organ performansının da zayıflaması vardır. Hücresel yaşlanmanın tetiklenmesiyle kronik/nörodejenaratif hastalıklar görülmesi ve immun sistem zayıflaması devreye girer. Yetersiz immun cevap iltihaplanma riskini artırarak kişiyi sepsise kadar sürükleyebilir. Bunun yanında literatürde ölüm riski yüksek olan kardiyovasküler ya da kanser gibi rahatsızlıklar da kişide ortaya çıkabilir.

Telomer Uzunluğunu Koruma Yolları

Bir tampon görevi gören birimlerin korumanın en önemli yolu doğru bir yaşam stilini benimsemekten geçer. Bunun için beslenme, egzersiz, günlük aktiviteler birlikte yürütülmesi tavsiye edilir.

Koruyucu Yaşam Alışkanlıkları

DNA ve protein kompleksi olan birimleri korumak için uygulanacak yaşam rutinleri aşağıdaki gibi listelenebilir:

• Lif, protein, esansiyel yağ asitleri içeren gıdaları tüketmek, ayrıca b-karoten gibi antioksidan alımı yapmak
• Bitkisel ve hayvansal etken madde içeriğine sahip gıda takviyelerini kullanmak
• Mineral ve vitamini vücuda yeterli miktarda almak için öğünlere sebze ve meyve eklemek
• Stres yönetimi için belirli saat aralığında uyuyabilmek ve nefes terapileri, meditasyon, yoga gibi bireysel çalışmaları yürütebilmek
• Vücutta depo yağları azaltarak hücrenin oksidatif stresi azaltabilmek
• Oksijenin vücutta sağlıklı döngüsü ve bu noktada düzenli egzersizle karbondioksit-oksijen dengesini sağlamak
• Çevresel atıklardan ve kişisel zararlı alışkanlıklardan uzak kalmak
• Serotonin ve dopamin hormonun sentezine katkı sağlayan sosyal ilişkiler/etkileşimleri sürdürmek

Telomer Uzatma Potansiyeli Taşıyan Bulgular

Tıpta molekülün uzatılması için bazı klinik ve deneysel çalışmalar hale devam eder. Protein/DNA kompleksinin uzunluğunu ve işlevini korumayı hedefleyen terapiler için bilimsel araştırmalar artarak devam etmektedir.. Genel olarak bu yapının uzatılması telomer enzimi ile ilişkilendirilir ve geliştirilen bazı uygulamalar aşağıdaki gibidir:

• Hücre düzeyinde telomerazın aktivasyonunu yükseltmek bir bilimsel çalışma konusudur. (Hücrede telomeraz aktivasyonun artırılması ve azaltılması iki yönlü kontrollü olarak yürütülebilir.)
• Kök hücre terapileri: Germ ve kök (stem) hücrelerin telomeraz aktivasyonu çok yüksektir. Doku yenilenmesinde aktivite gösteren stem hücreleri sağlık alanında birçok hastalığın tedavisinde öne çıkar.
• Kompleksin uzatılabilmesi: Kompleksin genetik müdahele ile uzatılması biyoteknolojik çalışmalara bağlıdır. Gen terapi yöntemiyle hücrelerin spesifik bölgelerine eklenen genler stabilizasyonu sağlayabilir.

Telomer ve Telomeraz Arasındaki İlişki

Canlılığın durumu hakkında bilgi veren özel molekül yapısı yaş ilerledikçe kısalır. Molekülün korunması için en iyi alternatif ise telomeraz enzimin aktive edilmesidir.

Telomerazın Rolü

Telomeraz enzim aktive olursa hücre bölünme hızı ve performansı maksimuma çıkar. Telomeraz enziminin görevi ise kompleks yapının kısalmasını önlemek ve devamında bir miktar uzatarak işlevine katkı sağlamaktır.

Telomeraz ve Hücre Yenilenmesi

Telomeraz enzimi kompleks yapıyı uzatabilir ya da kısalan yapıları tekrar uzatarak onarımını sağlayabilir. Hayatın başlangıcında yer alan embriyonun doku farklılaşmasının kaynağında da bu durum vardır. Hatta bazı yetişkin kök hücrelerinde de telomeraz aktivitesi hücre yenilenmenin ana nedenidir. Gençlik döneminde hücre bölünmesi hala oldukça aktiftir. Vücut yaşlanma sürecine girdiğinde molekül yapısının kısalması ve hücre bölünmesinin yavaşlaması aynı zeminde izlenir. Maksimum kısalığa erişen kompleks, hücresel ölümü de anlatır.

Telomer Ölçümü ve Analiz Testleri 

Genetik ya da çevresel faktörlere bağlı telomerler beklenenden hızlı ve erken yaşta kısalabilir. Bu doğrultuda biyolojik yaşın tespiti için telomer uzunluğu ölçümü çeşitli tekniklerle yapılabilir. Bu analiz, kısa birimlerin fazlalığını da ölçer ve kişinin sağlık durumu hakkında da bilgi verir. Ek olarak biyolojik yaşını bilen kişi, yaşam tarzında değişiklikler yaparak yaşlılığı yavaşlatabilir. Testin düzenli tekrarlanması ise düzeltilen yaşam stilinin olumlu etkilerini anlamak adına önemlidir. Diğer yandan telomer analiz testi ile kişiye özel ilaç tedavileri doktor tarafından planlanabilir. Analiz sonucu hastalıkların erken tanısı için de destekleyici rol üstlenir. Eğer sonuçları kronolojik karşılaştırmada yaşıtlarına göre daha kısa ise kanser, metabolik ve kronik hastalıklara yatkınlığı da gösterebilir.

Telomer Uzunluğu Ölçüm Teknikleri

Analizin temelinde kişiden alınan kan örneğinin belirli standartlarda ölçülmesi vardır. Bu anlamda telomer ölçüm yöntemleri ise aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Terminal retriksiyon fragmanı (TFR)
• Yeni nesil dizileme(NGS)
• Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)
• Tek telomer uzunluğu analizi (STELA)
• Floresan in situ hibridizasyon (FISH)

Analiz Testlerinin Uygulama Alanları

Analizlerin test uygulamalarında molekülün gereğinden uzun ya da kısa olduğu tespit edilirse bazı hastalık riskleri üzerinde durulur. Bu noktada testlerin uygulama alanları aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR): Verimliliği yüksek olan yöntem, tek bir molekülü ya da bu molekülün genini değerlendirmeye alabilir.
• Akış sitometrisi tabanlı floresan in situ hibridizasyon: Tüm hücre kümelerinde molekülün uzunluğunu ölçebildiği için daha aydınlatıcı bilgi verir.
• Kantitatif-floresan in situ hibridizasyon (Q-FISH): Analizde belirli miktarda metafaz hücresine gerek duyulması sınırlayıcı tarafıdır. Bunun yanında en kısa molekül uzunluğunu ölçebilir.
• Tek telomer uzunluğu analizi (STELA): Hasarlı molekülün olduğu örneklerin işleme alınmaması negatif tarafıdır. Ancak tüm kromozomdaki molekülün uzunluğu belirlenebilir. 

Telomer ve Bilimsel Çalışmalar 

Telomer biyobelirteç olarak kullanılması yaşlanma sürecini ve genetik hastalıkları anlamayı mümkün kılabilir. Eğer kişinin yaşına göre molekül kısalığı fazla çıkarsa bilimsel çalışmaları devam eden kompleksin hapı verilebilir. Ancak hapın tam olarak verimliliği ve göstereceği faydaları hakkında kesin bir veri söz konusu değildir. Bu molekülün doğuştan kısa fenotipe sahip olması ise bilimsel olarak tüm hayat sürecinde farklı hastalıklarla eşleştirilebilir. Kemik iliği yetmezliği, diskeratozis konjenita hastalığı bu molekülün mutasyonundan kaynaklı rahatsızlık gruplarındandır. Hatta ırsi pulmoner fibrozis gibi akciğer hastalıkları, koroner arter hastalığı, ateroskleroz, bazı cilt kanserleri, miyeloid lösemi, miyelodisplazi, baş ve boyun skuamöz hücreli kanser riskleri bu kişilerde daha fazla olabilir. Bilimsel olarak bir vurguda nörodejeneratif hastalıklar üzerinedir. Bu noktada parkinson ve alzheimer rahatsızlıklarının temelinde de molekülün kısalması büyük bir neden olabilir.

Telomer ile İlgili Klinik Araştırmalar ve Bulgular 

Hücre ve hayvan çalışmalarını takiben insanlar üzerinde de bazı klinik çalışmalar mevcuttur. Bilimsel araştırmalarda sadece bu molekülün kısalığı değil uzunluğu da bazı hastalıklarda spesifiktir. Özellikle melanom ve glioma gibi kanser türlerinde bu molekülün uzunluğu kanserin oluşumunu/metastazını tetiklediği öne sürülür. Telomeraz enziminin çok çalışmasına bağlanan süreci geriye çevirmek için enzimi inhibe etmek adına klinik çalışmaların devam ettiği gözlemlenir. Genel anlamda klinik çalışmalarda bu mekanizmanın durdurulabilmesi ve yaşla gelişen dejeneratif rahatsızlıkları önlemek üzerinde durulur. Tam tersi mekanizmada da kanser gibi hastalıklarda ilgili molekülün aktivitesi yavaşlatılmaya çalışılır.

Telomerin Gelecekteki Kullanım Alanları

Bu molekül gelecekte biyolojik yaşı gençleştirme, kanser gibi kompleks hastalıkları engelleme, yaşlanmayı geciktirme ve yaşlılıkta ortaya çıkan hastalıkları önlemek için kullanılabilir. Yaşamın sırrını taşıyan bu moleküller genetik bilginin aktarımında da önemli rol oynadığı için canlılığın devamında da etkindir.

Telomer ile İlgili Sıkça Sorulan Sorular

Telomer ne işe yarar?

Telomerler, hücredeki genetik bilgiyi uç bölümden koruyan yapılardır. Ayrıca ilgili yapılar, hayat boyu devam eden hücresel bölünme sırasında DNA'nın hasar almasını engellemede rol oynar. Her yeni hücre oluşumunda ise telomer kısalması gerçekleşir ve canlı yavaş yavaş yaşlanma periyoduna girer. Ömrün uzamasında etkili olan kompleks yapının uzunluğu ise spontane olarak fiziksel ve genetik faktörlere bağlıdır. Bunun aksine sağlıksız beslenme, zararlı madde alımı, stres ya da hareketsiz yaşam da telomer ve yaşlanmayı tetikleyebilir. Günümüzde ise telomer kısalmasının etkilerini azaltmak adına farklı terapiler uygulanır. Bu terapilerin başında telomer uzatmada etkili olan telomeraz enziminin sentezinin artırılması vardır. Böylece telomer ve insan ömrünün iç içe geçen ilişkisinde anahtar kelime telomerazdır.

Telomer neden kısalır?

Yanlış beslenme, fiziksel performansın yetersizliği, kimyasala maruz kalma, stres, uykusuzluk gibi faktörler kompleksi olumsuz etkiler. Bunun yanında sigara gibi kötü alışkanlıkların olması da süreci tetikler. Genel olarak yanlış yaşam tarzı, molekülün daha hızlı kısalmasına neden olabilir.

Tütün ürünleri, lipidler, proteinler, DNA ve telomerler dahil diğer hücresel yapılara zarar veren ve çeşitli inflamasyon biyobelirteçlerini artıran serbest radikaller üretir. 40 yıllık bir süre boyunca günde bir paket sigara, telomer uzunluğunun ek %18'lik kaybına eşdeğerdir. Uyku yoksunluğu (5 saatten az), bilişsel becerileri ve ruh halini olumsuz etkiler ve telomerleri, yeterli uyku alanların telomerlerine kıyasla %6 kısaltır. Alkol kullanmayanlar ile alkol tüketim oranı en yüksek grup arasındaki telomer uzunluğu farklılıkları biyolojik yaştaki 10 yıllık fark olarak gösterilebilir. Hızlı telomer kısalması ile depresyon ve yüksek fobik anksiyete gibi psikolojik bozukluklar arasında da pozitif bir ilişki vardır.

Yapılan çalışmalar telomer uzunluğunun, beslenme durumu ve sağlıklı yaşam tarzları ile ilişkili olduğu göstermektedir. Vitaminler, mineraller ve diğer biyoaktif diyet bileşenler gibi bazı beslenme faktörleri telomerleri çeşitli mekanizmalarla doğrudan veya dolaylı olarak etkileyebilir. Obez bireylerin normal kilo aralığında olan bireylerden daha kısa telomerlere sahip olduğu bilimsel çalışmalarla kanıtlanmıştır. Vücuttaki fazla yağ dokusu, telomer kısalmasına neden olabilen kronik ve sistemik bir inflamatuar durumun tetiklenmesinde önemli bir rol oynar. Aşırı kilolu veya obez adölesanlarla yapılan 2 aylık bir kalori kısıtlamalı diyet çalışması, diyetin, özellikle en kısa boylu olan telomerlerin artmasıyla sonuçlandığını göstermiştir.

Telomer uzunluğu nasıl korunur?

Akdeniz diyeti, sebze, meyve, kuru baklagiller, yağlı tohumlar, tam tahıllar, zeytinyağı ve deniz ürünlerine ağırlık verilen bir beslenme şeklidir. Akdeniz diyeti, Omega-3 ve resveratrol gibi yüksek miktarda antioksidan bileşikler ve lif içermesi sebebiyle oksidatif stres belirteçleri ve iltihaplanma seviyesini azaltır. Akdeniz diyetini uygulayan bireylerde yapılan 5 yıllık takip sonucunda, telomerdeki değişikliklerin vücut ağırlığı ölçümlerindeki değişikliklerle ters orantılı olduğunu gözlemlenmiştir. Özellikle tam tahıllardan ve kepekli tahıllardan gelen diyet lifi alımı, kadınlarda telomer uzunluğu üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.

Polifenoller genelde bitkilerde bulunan, telomer uzunluğu ve organizma yaşlanması üzerinde de olumlu etkiler gösteren doğal bileşenlerdir. Yapılan bir çalışmada, düzenli olarak çay içen yaşlı Çinlilerin telomerlerinin daha uzun olduğu bulunmuştur. Yakın zamanda yapılan bir araştırma, 8 hafta boyunca yeşil çay takviyesi alan obez kadınların, takviyeden sonra telomerlerinde önemli bir artış olduğunu göstermiştir. Zerdeçalının aktif bileşeni olan kurkumin polifenollere benzer özelliklere sahiptir. Kurkumin içeren diyetlerle beslenen farelerin, diğer hayvanlara kıyasla DNA hasarında azalma ve daha uzun telomere sahip oldukları tespit edilmiştir.

Meditasyon, dikkati ve farkındalığı odaklamayı ve duygusal sakinliği teşvik etmeyi amaçlayan bir grup öz-düzenleme uygulamasından oluşur. Bu tür uygulamalar genel olarak, nefes alma (örneğin, nefes almanın farkındalığı); benliğin veya kişinin çevresinin açık farkındalığını sürdürmekten oluşan açık izleme meditasyonu, yoga gibi fiziksel aktiviteyi içeren uygulamalardır. Meditasyon uygulamalarının, telomer yıpranmasını önleyebileceği veya telomer uzunluğunu artırabileceği bilinmektedir.

Telomerler yaşlanmayı etkiler mi?

Protein/DNA kompleksi doğrudan hücresel yaşlanma ile ilişkilidir. Her hücre çoğalmasında kısalmaya devam eden protein/DNA kompleksi zamanla yeni hücre oluşturma yeteneğini kaybeder. Eskisi kadar hücre yenilenmesinin olmaması, organ performansını da düşürür ve yaşlanmayla ilişkilidir.

Telomer uzunluğu nasıl ölçülür?

PCR başta olmak üzere farklı genetik tanı kitleriyle ölçülebilen yöntemler mevcuttur. Kişiden alınan bir kan örneği ile gerekli ölçümler yapılabilir. Ölçüm tekniğine göre testin çıkma süresi de değişkenlik gösterir.

Telomeraz enzimi vücutta ne işe yarar? 

İlgili kompleksin kısalmasını durdurabilir ya da uzamasını tetikleyebilir. Genel olarak vücutta düşük düzeyde bulunan bu enzimin dışarıdan hazır alındığında ise hangi mekanizmaları tetikleyici kesin değildir. Kanser gibi hızlı çoğalan hücrelerde ise bu enzim aktivitesinin yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Memorial Tıbbi Yayın Kurulu tarafından hazırlanmıştır.