telômeros e envelhecimento - ilustração de cromossomo

Telômeros: a resposta para o envelhecimento?

Telômeros são estruturas constituídas por fileiras repetitivas de DNA que formam as extremidades dos cromossomos, entenda sobre o assunto.

Telômeros são estruturas constituídas por fileiras repetitivas de DNA que formam as extremidades dos cromossomos (componentes do núcleo celular responsáveis por transmitir as características hereditárias). A principal função dos telômeros é manter a integridade estrutural do cromossomo.

À medida que as células humanas se dividem para se multiplicar e para recompor tecidos e órgãos do nosso corpo, o tamanho dos telômeros vai se reduzindo e com o passar do tempo, eles vão ficando extremamente curtos. 

Quando o tamanho dos telômeros chega a um determinado estágio do encurtamento de sua estrutura, eles já não são mais capazes de proteger o DNA de certas enzimas nucleares e as células que param de se reproduzir alcançam um estado de “envelhecimento”.

Por isso, a longitude (tamanho) dos telômeros é considerada um “biomarcador de envelhecimento chave” a nível molecular, embora este não seja o único fator envolvido no processo de envelhecimento. 

Nos últimos anos, a relação dos telômeros e o envelhecimento tem chamado bastante atenção de diversos pesquisadores.

Telômeros e a divisão celular

Durante a divisão celular, os cromossomos são duplicados, de forma que as células-filhas recebem um patrimônio genético idêntico ao da célula-mãe. Entretanto, durante cada processo de duplicação, os cromossomos perdem uma parte de seus telômeros até que estes chegam a um tamanho crítico, do qual a célula para de se dividir.

É o encurtamento dessas estruturas que provocam o envelhecimento das células. Como os telômeros não se regeneram, eles ficam tão pequenos que chegam a um ponto em que não é mais possível a replicação correta dos cromossomos. Isso faz com que  a célula perca de forma parcial ou completa a sua capacidade de divisão.

Os telômeros são longos nas células jovens, fragmentam-se à medida que a célula envelhece até chegarem a um mínimo, no qual a célula morre, uma vez que são incapazes de se replicar. 

Como defesa a esse fenômeno, existe a enzima telomerase, que funciona como protetor dos telômeros e tem influência crucial nos diversos tipos celulares.

A longitude dos telômeros é quantificada em pares de base, os pares de nucleotídeos que estão conectados por pontes de hidrogênio (ligação química) na cadeia do DNA. A longitude dos telômeros varia muito entre as diversas espécies. No caso dos humanos, a longitude dos telômeros se deteriora passando de uma média de 11 quilobases no nascimento para cerca de 4 quilobases na velhice. 

Um quilobase é uma unidade de medida da biologia molecular que equivale a mil pares nucleotídeos. Em outras palavras, uma quilobase significa mil “pedaços” na cadeia helicoidal do nosso DNA.

Funcionamento da telomerase

Certas células possuem a capacidade de reverter o encurtamento dos telômeros através da produção da telomerase, uma enzima que estende os telômeros dos cromossomos. A telomerase é uma DNA polimerase RNA dependente, ou seja, uma enzima que pode produzir DNA usando o RNA como molde.

 A enzima se conecta a uma molécula especial de RNA que contém uma sequência complementar à região do telômero. Ela adiciona nucleotídeos a extensão da fita do DNA do telômero usando um RNA como molde. Quando a extensão está suficientemente longa, pode-se fazer uma fita complementar através do mecanismo de replicação comum de DNA produzindo uma fita dupla de DNA.

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Normalmente a enzima telomerase não é ativa na maioria das células somáticas, porém é ativa nas células germinativas (as células que formam os gametas) e em certas células-tronco adultas. 

Esses são tipos celulares que precisam passar por diversas divisões ou, no caso das células germinativas, dar origem a um novo organismo com o seu relógio telomérico de “recomeçar”.

De forma muito curiosa e interessante, muitas células cancerígenas possuem telômeros mais curtos e a telomerase é ativa nessas células. Em teoria, num cenário em que a telomerase pudesse ser inibida por drogas como parte de uma terapia ontogênica, a sua divisão excessiva (e, assim, o crescimento do tumor cancerígeno) poderia ser potencialmente parada.

O Nobel e as pesquisas envolvendo os telômeros

Em 2009, três pesquisadores americanos obtiveram o prêmio Nobel de medicina por seu trabalho sobre o envelhecimento das células e sua relação com o câncer. Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostak pesquisaram os telômeros e descobriram que a enzima telomerase e como ela age para proteger os cromossomos do envelhecimento. 

A bióloga Elizabeth Blackburn juntamente com a psicóloga Elissa Epel, ambas atuantes na Universidade da Califórnia de San Francisco nos EUA, reuniu os achados científicos sobre os telômeros resultando no livro “O Segredo Está nos Telômeros”.

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Vencedores do prêmio Nobel de Medicina pelo descobrimento da telomerase. Disponível em: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2009/summary/

Na obra, o papel dos telômeros no DNA é associado a um par de cadarços que possuem em cada ponta acabamentos de plástico, com o intuito de protegê-los evitando rapidamente o seu desgaste. 

O livro, produzido por Elizabeth e por Elissa Epel, se propõe justamente a ensinar a recuperar essas estruturas e, dessa forma, conseguir retardar o envelhecimento através de hábitos saudáveis como manter uma boa alimentação e ter uma rotina de exercícios regulares.

Além de Elizabeth e Elissa Epel, outra pesquisadora que também se destaca pelo seu trabalho com os telômeros é a espanhola Maria Blasco, atual diretora do Centro Nacional de Pesquisa do Câncer da Espanha.

Blasco liderou uma pesquisa sobre o desenvolvimento de uma nova técnica que bloqueia a capacidade do glioblastoma, um dos cânceres cerebrais mais agressivos, de se regenerar e reproduzir, atacando precisamente os telômeros das células cancerígenas. Em testagem com ratos de laboratório, a equipe de Blasco conseguiu reduzir o crescimento dos tumores e aumentar a sobrevivência dos animais, algo que poderia abrir as portas para alternativas potenciais de tratamento em humanos.

Além de Blasco, cientistas do Brasil e dos Estados Unidos realizaram mais estudos sobre o câncer e sua relação com o envelhecimento de células. O objetivo desses pesquisadores foi buscar entender como certas células cancerosas conseguem manter intactos as estruturas dos telômeros sem auxílio da telomerase.

Segundo as autoras Sueli Mieko Oba-Shinjo e a professora Suely Kazue Nagahashi Marie, do Departamento de Neurologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP), através do sequenciamento genômico e avaliação de imunomarcação, foi identificado mutações nos genes ATRX e DAXX. O sequenciamento demonstrou que sequências que sofreram grande alteração tinham um telômero mais preservado, o que explica um dos mecanismos do câncer. Os resultados dessa pesquisa foram publicados na revista científica Science.

Entretanto, mesmo com várias pesquisas sobre os telômeros e sua relação com o envelhecimento é interessante ressaltar que grande parte das pesquisas desenvolvidas sobre telômeros não possuem o intuito de produzir uma aspiração estética de longevidade, mas sim de levantar um potencial método terapêutico que visa a cura de doenças.

Conter o envelhecimento de células não necessariamente tem como consequência um efeito anti-idade em todo o corpo. Porém o tamanho dos telômeros de uma pessoa pode determinar o quão “forte” ela é biologicamente, uma vez que possuem metabólicos que os protejam. Segundo a médica Carmen Martin-Ruiz, pesquisadora sobre envelhecimento do Instituto de Neurociência da Universidade de Newcastle, na Inglaterra.

Um dos maiores problemas das pesquisas científicas neste campo, segundo a especialista, Carmen Martin-Ruiz é falta de uma padronização nas técnicas e metodologia usadas no estudo dos telômeros, uma vez que cada laboratório aborda suas pesquisas de modo diferente, o que dificulta a comparação de estudos e resultados, porque podem ser interpretados de várias formas.

Independente disso, existe um grande grupo de cientistas que continuam pesquisando aspectos diferentes do envelhecimento humano, incluindo os telômeros, as mitocôndrias, a forma das proteínas e muitos outros aspectos desse processo.

Sobre o autor

Joanã Oliveira é estudante de graduação em Biomedicina na Universidade Salvador, membro de Marketing na Infobio Jr. e membro da Liga Acadêmica de Ciências Biomédicas. 

Referências:

DNA replication in eukaryotes, by OpenStax College, Biology. Acessado em https://openstax.org/books/biology/pages/14-5-dna-replication-in-eukaryotes

Chow, T. T., Zhao, Y., Mak, S. S., Shay, J. W., e Wright, W. E. (2012). Early and late steps in telomere overhang processing in normal human cells: The position of the final RNA primer drives telomere shortening. Genes Dev.26(11), 1168. http://dx.doi.org/10.1101/gad.187211.112.

Bartlett, Z. (14 de novembro de 2014 14). The Hayflick limit. Em The embryo project encyclopedia. Acessado em https://embryo.asu.edu/pages/hayflick-limit

Telomeros. Khan academy. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/telomeres-telomerase/. Acessado em 28 de fevereiro de 2022.

Telômeros. Agencia Fapesp. Disponível em: https://agencia.fapesp.br/celulas-que-nao-envelhecem/14110/. Acesso em: 02 de março de 2022

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