טלומר

טלומר (באנגלית: Telomere) (החלק הקיצוני; מיוונית: "טלוס" = קצה, ו"מרוס" = חלק) הוא אזור הקצה של הכרומוזומים, המכילים את החומר התורשתי שבגרעין התא. לכל כרומוזום שני קצוות ולפיכך - שני טלומרים, המיועדים בעיקר להגן עליו, בדומה לדרך בה מוגן שרוך נעל על ידי האגלט (קצוות השרוכים העשויים פלסטיק).

גילויו
אליזבת בלקברן וג'וזף גאל, שני מדענים שעבדו באוניברסיטת ייל באמצע שנות ה-70 של המאה ה-20, הם שגילו את הטלומר, וב-1978 הם פרסמו את תגליתם זו ברבים. ב-2009 הוענק פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה, בשלושה חלקים שווים, לאליזבת בלקברן, באותה עת כבר מאוניברסיטת קליפורניה, קרול גריידר מבית הספר לרפואה באוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבלטימור, וג'ק שוסטק מבית החולים הכללי בבוסטון ומרכז האווארד יוז, על גילוי הטלומר והטלומראז הבונה אותו.

תפקידיו
הטלומר מאפשר הכפלה שלמה של הכרומוזום או ה-DNA, החומר התורשתי שבתוכו. בכל פעם שהכרומוזום משוכפל, לקראת חלוקת התא, האנזים המשכפל DNA פולימראז מפסיק את פעולתו כמה מאות נוקלאוטידים לפני הסוף. לולא הטלומרים, המתקצרים במקום הכרומוזום עצמו, ההתקצרות הייתה מובילה לאיבוד של מידע גנטי חיוני. רצף הטלומר באדם כולל בין 3 ל-20 אלף נוקלאוטידים, וישנם עוד 30 עד 100 אלף נוקלאוטידים שאינם חלק מהקוד הגנטי עצמו, בין הטלומר לכרומוזום.
כתוצאה מכך, יש אמנם קיצור של הכרומוזום מידי חלוקה של התא, אבל החלק שהלך לאיבוד איננו חלק מהגנים, אלא חלק מהטלומר, רצף נוקלאוטידים חסר משמעות וחשיבות גנטית. 

לטלומרים תפקידים חשובים נוספים:
 מניעת איחוי כרומוזום עם קצוות של כרומוזומים אחרים.
 סיום שכפול של כרומוזום.
 צימוד כרומוזומים הומולוגיים במיוזה.

הרכבו
הטלומרים מכילים רצף DNA בן כמה בסיסים, החוזר על עצמו מאות ואף אלפי פעמים. בדרך כלל מדובר בכ-15,000 זוגות בסיסים או נוקלאוטידים. הרצפים החוזרים עשירים בדרך-כלל ב-GC (כלומר, הנוקלאוטידים הנפוצים בהם הם גואנין וציטוזין). רצף הטלומר הוא רצף שהשתמר מאוד, אבולוציונית. בסוג של סנדלית, למשל, הרצף הוא GGGGTT ובאדם הרצף הוא TTAGGG. השימור של הרצף מעיד על החשיבות הרבה של טלומרים לקיומו של האורגניזם. בטלומר של כל כרומוזום ישנו רצף אופייני לו באורכו המשמש בשיטת היברידיזציה פלואורסצנטית באתר להבדלה בין הכרומוזומים השונים.

הארכתו וקיצורו
הטלומרים מוארכים בין היתר על ידי האנזים טלומראז, שהוא בעל פעילות של רוורס טרנסקריפטאז המעורב בסינתזה של טלומרים ברוב האורגניזמים. טלומראזים נחשבים לסוג מעניין מאוד של DNA פולימראז, מפני שהם נושאים מקטע RNA בתוכם, מקטע המהווה תבנית לסינתזת הטלומר. לאחרונה נמצאו עדויות שקיים מנגנון נוסף (ALT-alternative lengthening of telomeres), שטיבו אינו ידוע, המאריך את הטלומרים לפחות במקרים נדירים.

ברוב האיקריוטים טלומראז פעיל רק בתאי גזע. לפי תאוריות מסוימות ההתקצרות של הטלומר מדי הכפלה של התא בתאי גוף עשויה להיות מעורבת בסרטן ובזקנה. זה נובע מכך שהטלומר פועל כ"פתיל השהייה", שבסופו של דבר נגמר אחרי מספר הכפלות של התא. כתוצאה מהתקצרותו במקום התקצרות הכרומוזום עצמו, נמנע אובדן של מידע גנטי חיוני מהכרומוזום, אולם כשהטלומרים מתקצרים יותר מדי הם מפסיקים לספק הגנה לכרומוזום. התא מזהה זאת כנזק ל-DNA ונכנס לעצירה במחזור התא. במקרה שבו ה-DNA ניזוק התא נכנס לאפופטוזה (מוות תאי מבוקר). תופעות רבות של הזיקנה קשורות בהתקצרות הטלומרים. האיברים מתפוררים ויותר ויותר מתאיהם מתים או נכנסים לעצירה בגידול התא. אנשים החולים במחלת הפרוגריה (Progeria) נראים זקנים כבר מגיל צעיר; לחולים במחלה יש טלומרים קצרים.

תומכי האנטי אייג'ינג מקדמים את הרעיון שהארכת הטלומר באמצעות ריפוי גנטי עשויה להציל תאים מהזדקנות ולהאריך את תוחלת החיים האנושית. נכון להיום דעה זו שנויה במחלוקת. מתנגדיהם טוענים שקיצור הטלומרים התפתח, כפי הנראה, כמנגנון שתפקידו למנוע סרטן. לפי התאוריה הזו, התא צובר מוטציות במהלך חייו, העלולות לגרום לסרטן אם הן פוגעות בגנים סרטניים. לפיכך, הגוף מעדיף להפטר מתאים מבוגרים בטרם יהפכו לסרטניים. לפי התאוריה, תאים מזדקנים "מוקרבים" על מנת להגן על כלל הגוף.

ההשפעה על ההזדקנות והסרטן - המחקר של רונלד דה פיניו
ב-2010, פרופ' רונלד דה פיניו וקבוצת מדענים נוספת גידלו במעבדתם באוניברסיטת הרווארד עכברים בעלי טלומרים קצרים. העכברים קצרי הטלומרים הראו מאפיינים רבים של זיקנה כבר בצעירותם. הקבוצה הצליחה לגרום לעכברים הללו לייצר את האנזים טלומראז המאריך את הטלומרים ולהראות כי כתוצאה מהארכת הטלומרים על ידי הטלומראז נעלמו מאפייני הזיקנה הללו. בין השאר הצליחו דה פיניו וחבריו לגרום להתחדשות תאי עצב של העכברים, לשיפור בפוריות שלהם ולהבראת איברים שנפגעו בתהליך ההזדקנות, ובהם הכבד, המעיים והטחול. 

לדברי דה פיניו בשיחה עם "כלכליסט" הישראלי:

"רקמות ישנות שהתבלו יכולות לחזור אחורה בזמן. זה אומר שכבד שנהרס יכול לחזור לימיו הטובים ושעור מקומט יכול להימתח שוב. יש לנו בגוף יכולת מובנית להתחדש שוב ושוב, אם רק נסיר את המנגנון הספציפי שגורם לגוף שלנו להפסיק לעשות את זה... זו הפעם הראשונה שהגיל הושב לאחור ביצור חי... אני מאמין שהתגלית הנוכחית תאפשר בעתיד... להוריד את שיעור המתים מסרטן, מסוכרת, מאלצהיימר ומעוד מחלות שאופייניות לבני 60 ומעלה. במקום להילחם במחלות הללו אנחנו יכולים למנוע את התהליך... אם נצליח למנוע את הסרטן מראש ולשחק עם הטלומרים כרצוננו, נוכל להאריך את החיים שלנו באופן דרמטי".

לובסטר ובעלי חיים נדירים נוספים
לובסטר הוא בעל חיים, מהבודדים שנמצא כי לכאורה אינם מזדקנים כלל. דומים לו ככל הנראה סוגים מסוימים של צבים ואולי גם יסעורון אטלנטי. ישנם חוקרים המייחסים את העדר ההזדקנות לכאורה, אצל בעלי חיים אלה, לקיומו של טלומראז בכל תאיהם, בניגוד למצב אצל כמעט כל בעלי החיים האחרים ובהם האדם. לפי הטענה הזו, הטלומראז מונע מהטלומרים בתאיהם להתקצר ובכך מונע מהם להזדקן.

התארכות טלומר בחלל
בשנת 2015 ערכה נאס"א מחקר שמטרתו לבדוק את השפעת השהות באי גרביטציה על התקצרות הטלומר. כדי לוודא שהמחקר יהיה אמין נאס"א ביצעו אותו על שני תאומים בעלי DNA זהה כאשר תאום אחד נשלח לחלל, ואילו התאום השני נשאר בכדור הארץ. לאחר חזרתו של התאום מהחלל התגלה שבזמן שהותו בחלל הטלומרים בתאי הדם הלבנים התארכו, בניגוד לתאום שנשאר בכדור הארץ. עם זאת, זמן קצר לאחר ששב לכדור הארץ חזרו הטלומרים למצבם הרגיל. תוצאות המחקר הפתיעו את החוקרים משום שהשערת המחקר הייתה שהטלומרים יתקצרו עקב הפחתת הפעילות הגופנית והמאמץ בחלל.

ראו גם
 גבול הייפליק
 רונלד דה פיניו
 סינתיה קניון
 תאי גזע
 חיי נצח
 רפמיצין
תאוריית הגדיל הנצחי

קישורים חיצוניים 

 "על טלומרים וטלומראזות: המפתח להזדקנות התא או הנצחת חייו", הרפואה, כרך 138, חוברת א', עמ' 24 - 27, 2000
 Telomerase.org בלוג (באנגלית)
 
ירדן להבי, הגורל הגנטי שלנו – אנו יכולים להיות המהנדסים הגנטיים של עצמנו, באתר "מהות החיים", 4 בפברואר 2020

הערות שוליים

ציטוגנטיקה
הזדקנות
חיי נצח