Теломеры и теломераза: концы хромосом, предел Хейфлика, старение и рак

25 декабря 1984 года, когда почти все сотрудники лаборатории Калифорнийского университета в Беркли праздновали Рождество, 23-летняя аспирантка Кэрол Грейдер пришла в лабораторию проявить рентгеновскую плёнку с результатами опыта. На плёнке была «лесенка» — ровный ряд полос, каждая из которых на шесть нуклеотидов длиннее предыдущей. Это означало, что в вытяжке из клеток инфузории тетрахимены есть фермент, способный наращивать концы хромосом повтор за повтором. Позже она вспоминала, что сразу почувствовала: это оно. Через полгода фермент назвали теломеразой [1], а через двадцать пять лет Грейдер, её руководитель Элизабет Блэкберн и Джек Шостак получили за открытие теломер и теломеразы Нобелевскую премию.

Это пятая статья серии о клеточном цикле и делении клетки (начало — «Клеточный цикл и интерфаза»). В ней разобрано, зачем хромосомам теломеры, почему они укорачиваются при каждом делении, как работает теломераза и что связывает теломеры со старением и раком.

• 1. Две проблемы концов хромосом
• 2. Как устроены теломеры
• 3. Почему концы недореплицируются
• 4. Как открывали теломеры и теломеразу
• 5. Как работает теломераза
• 6. Где работает теломераза
• 7. Теломеры стволовых клеток и лимфоцитов
• 8. Предел Хейфлика
• 9. Как измеряют длину теломер
• 10. Теломеры и старение организма
• 11. Теломеры и рак
• 12. Теломераза в медицине будущего
• 13. Мифы о теломерах
• 14. От чего зависит длина теломер
• 15. Теломеры у разных организмов
• 16. Ещё несколько ролей теломер
• 17. Теломеры и продолжительность жизни разных видов
• 18. Итог: что важно знать о теломерах
• 19. Частые ошибки
• 20. Интересные факты
• 21. Частые вопросы
• 22. ЕГЭ
• 23. Для олимпиад
• 24. Задания с разбором
• Литература

1. Две проблемы концов хромосом

У бактерий хромосома кольцевая, у неё нет концов. У эукариот хромосомы линейные, и каждый конец создаёт клетке две серьёзные проблемы.

Проблема защиты концов

Ещё в 1938–1941 годах Барбара Мак-Клинток, изучая хромосомы кукурузы, заметила, что разорванные концы хромосом ведут себя совсем не так, как естественные концы. Свежие обрывки «липкие»: они сливаются друг с другом, образуют мосты при делении и снова рвутся [2]. А естественные концы хромосом никогда не слипаются. Почти одновременно Герман Мёллер, работая с облучёнными дрозофилами, пришёл к тому же выводу и предложил называть естественный конец хромосомы теломерой — от греческих слов «конец» и «часть».

Сегодня понятно, в чём дело. Клетка постоянно следит за целостностью ДНК, и любой свободный конец двойной спирали для неё — сигнал разрыва, который нужно немедленно «починить», соединив с другим концом. Если бы клетка воспринимала концы собственных хромосом как разрывы, она сшивала бы хромосомы между собой, и при делении они рвались бы снова и снова. Теломеры «маскируют» естественные концы, отличая их от разрывов.

Мак-Клинток подробно описала, что происходит с хромосомой, у которой оторвался конец. В клетках кукурузы она наблюдала повторяющийся цикл: два «липких» конца сестринских хроматид сливаются, образуется хромосома с двумя центромерами, в анафазе она натягивается мостом между полюсами и рвётся, а новые обрывки снова сливаются. Этот цикл «разрыв — слияние — мост» повторялся из деления в деление и порождал всё новые перестройки. Позже такие же циклы нашли в опухолевых клетках человека.

Проблема концевой недорепликации

Вторую проблему в 1971–1973 годах независимо сформулировали советский биолог Алексей Оловников [3] и Джеймс Уотсон [4]. ДНК-полимераза умеет только удлинять уже имеющийся 3′-конец и начинает каждую новую цепь с РНК-затравки. На самом конце линейной молекулы после удаления последней затравки остаётся участок, который достроить нечем: впереди уже нет ДНК, к 3′-концу которой можно было бы присоединить нуклеотиды. Значит, при каждой репликации новые цепи оказываются немного короче матриц, и хромосома постепенно укорачивается.

Оловников предположил, что это укорочение — «счётчик» делений клетки, ограничивающий их число, и что именно поэтому клетки человека в культуре делятся лишь ограниченное число раз. Эта гипотеза, высказанная задолго до открытия теломеразы, оказалась пророческой.

По воспоминаниям самого Оловникова, мысль пришла к нему в 1966 году в московском метро. Он стоял на платформе, смотрел на поезд и представил, что поезд — это ДНК-полимераза, а рельсы — матрица. Полимераза-поезд не может «скопировать» тот участок рельсов, на котором стоит в начале пути, — значит, при каждом копировании концевой участок теряется. Эту идею он опубликовал сначала на русском языке, а в 1973 году — в международном журнале.

2. Как устроены теломеры

У человека и всех позвоночных теломеры состоят из многократных повторов одной и той же последовательности из шести нуклеотидов: ТТАГГГ в одной цепи (и комплементарной ЦЦЦТАА в другой). Длина теломеры у новорождённого — около 10–15 тысяч пар нуклеотидов, то есть почти две тысячи повторов, а с возрастом она уменьшается. Теломеры не содержат генов и не кодируют белков.

Самый конец хромосомы устроен особым образом. Цепь, богатая гуанином (ТТАГГГ), длиннее комплементарной и выступает на 3′-конце одноцепочечным «хвостом» длиной от 50 до нескольких сотен нуклеотидов. В 1999 году американские исследователи под электронным микроскопом увидели, что этот хвост не торчит свободно: теломера заворачивается в большую петлю, а одноцепочечный хвост «прячется» внутрь двойной спирали теломеры чуть дальше от конца [5]. Получается замок, и свободного конца ДНК, который клетка могла бы принять за разрыв, просто нет.

Удерживает эту конструкцию комплекс из шести белков, который назвали шелтерином — от английского shelter, «убежище» [6]. Одни его белки узнают двуцепочечные повторы ТТАГГГ, другие связывают одноцепочечный хвост, третьи соединяют всё вместе. Шелтерин подавляет в теломерах системы обнаружения разрывов и одновременно управляет доступом теломеразы к концу хромосомы.

Как важен шелтерин, показал опыт 1998 года. Американские исследователи ввели в клетки человека испорченную форму одного из белков шелтерина, которая «вытесняла» нормальный белок с теломер [7]. Через несколько дней концы хромосом в клетках начали сливаться друг с другом: в метафазе появились длинные цепочки хромосом, соединённых концами. Клетки при этом останавливали деление, как при повреждении ДНК. Значит, повторы ТТАГГГ сами по себе не защищают концы — их защищают белки, которые на этих повторах сидят.

3. Почему концы недореплицируются

Разберём проблему концевой недорепликации подробнее. Представим конец линейной хромосомы и вилку репликации, которая к нему подходит.

1. Одна из новых цепей — лидирующая — синтезируется непрерывно в направлении конца хромосомы и может дойти до самого конца матрицы.
2. Другая — отстающая — синтезируется фрагментами Оказаки, каждый из которых начинается с РНК-праймера. Последний праймер садится где-то у самого конца матрицы, но не обязательно в самом конце.
3. Праймеры удаляются, и промежутки заполняет ДНК-полимераза, достраивая каждый от 3′-конца соседнего фрагмента. Но у последнего праймера соседа «спереди» нет: промежуток на месте последнего праймера заполнить нечем.
4. В результате новая отстающая цепь короче своей матрицы, а у матрицы остаётся одноцепочечный 3′-выступ.

Кроме того, после репликации специальные ферменты немного «подрезают» конец, созданный лидирующей цепью, чтобы и на нём образовался одноцепочечный 3′-хвост, нужный для теломерной петли. Поэтому реальная потеря при каждом делении больше, чем длина одного праймера: в клетках человека теломеры укорачиваются примерно на 50–200 пар нуклеотидов за деление.

4. Как открывали теломеры и теломеразу

Повторы на концах

Начало положила работа Элизабет Блэкберн, австралийского биохимика, работавшей в Йельском университете у Джозефа Галла. Объектом стала инфузория тетрахимена. У неё есть удобная особенность: в большом ядре гены рибосомных РНК находятся на тысячах крошечных линейных молекул ДНК — то есть у одной клетки тысячи «концов хромосом». В 1978 году Блэкберн и Галл прочитали концы этих молекул и обнаружили, что они состоят из 20–70 повторов короткой последовательности ЦЦЦЦАА (в другой цепи — ТТГГГГ) [8].

Концы работают и у чужих

Затем Блэкберн встретилась на конференции с Джеком Шостаком, который пытался заставить линейные молекулы ДНК сохраняться в клетках дрожжей: они быстро разрушались. Учёные решили присоединить к концам такой молекулы теломеры тетрахимены. В 1982 году опыт удался: молекула с чужими теломерами стала устойчивой в дрожжах [9]. Удивительнее всего было то, что дрожжи достроили на концах тетрахименовых теломер свои собственные повторы. Значит, в клетке есть механизм, специально наращивающий теломеры, и он работает даже на чужих концах, если те похожи на теломеры.

Фермент и его РНК

Найти этот механизм поручили аспирантке Блэкберн Кэрол Грейдер. Она смешала вытяжку из клеток тетрахимены с короткой молекулой ДНК, похожей на теломеру, и меченными нуклеотидами. Через несколько месяцев неудач, в Рождество 1984 года, она увидела на плёнке «лесенку» полос с шагом в шесть нуклеотидов: фермент присоединял к концу молекулы повтор за повтором [1]. В 1989 году Грейдер и Блэкберн показали, что фермент содержит собственную молекулу РНК, участок которой комплементарен теломерному повтору и служит матрицей для его синтеза [10].

5. Как работает теломераза

Теломераза состоит из двух главных частей:

• белка, обладающего активностью обратной транскриптазы — фермента, синтезирующего ДНК на матрице РНК, как у ретровирусов;
• собственной РНК, короткий участок которой служит матрицей для синтеза теломерного повтора; у человека это участок 3′-ЦААУЦЦЦААУЦ-5′.

Теломераза работает циклами.

1. Присоединение. Одноцепочечный 3′-хвост теломеры спаривается с началом матричного участка РНК теломеразы.
2. Синтез. Белковая часть присоединяет к 3′-концу ДНК нуклеотиды, комплементарные матричной РНК, и так достраивает один повтор ТТАГГГ.
3. Перемещение. Фермент сдвигается вдоль ДНК на длину повтора, снова спаривает новый 3′-конец с началом матрицы — и цикл повторяется.
4. Достройка второй цепи. Теломераза удлиняет только богатую гуанином цепь. Комплементарную цепь затем достраивают праймаза и ДНК-полимераза — обычным способом, через праймер.

Так теломераза удлиняет 3′-конец ДНК и компенсирует укорочение, неизбежное при обычной репликации. Важно, что информация для синтеза повторов записана в РНК самого фермента, а не в ДНК хромосомы: поэтому теломераза может достраивать повторы на конце, где матрицы ДНК уже нет.

Как выглядит теломераза

РНК теломеразы человека гораздо длиннее матричного участка — около 450 нуклеотидов. Остальная её часть образует сложную пространственную структуру: каркас, к которому прикрепляются белки, и участки, удерживающие матрицу в правильном положении. В 2018 году с помощью криоэлектронной микроскопии удалось увидеть всю теломеразу человека, связанную с ДНК [11]. Оказалось, что фермент состоит из двух частей: каталитической, где белок с активностью обратной транскриптазы обнимает матрицу РНК, и «опорной», где РНК связана с несколькими белками, защищающими её от разрушения.

Теломеразы в клетке очень немного — всего несколько сотен молекул на клетку, даже там, где она активна. Поэтому за каждый цикл клетки теломераза удлиняет лишь некоторые теломеры, в первую очередь самые короткие.

6. Где работает теломераза

Если теломераза так полезна, почему не все клетки её используют? В организме человека теломераза активна лишь в некоторых клетках.

Работа теломеразы в клетках, из которых образуются гаметы, объясняет, почему теломеры не укорачиваются от поколения к поколению: ребёнок пожилых родителей рождается с теломерами нормальной длины. На ранних стадиях развития зародыша теломеры «перезаводятся» до исходной длины.

Почему же в большинстве клеток теломераза выключена? Ограниченное число делений — защитный механизм. Каждое деление — риск мутации, и клетка, которая делится бесконечно, рано или поздно может накопить мутации, ведущие к опухоли. Укорочение теломер ставит предел: клетка, исчерпавшая «запас» теломер, перестаёт делиться. Поэтому теломераза — палка о двух концах: она нужна для долгой работы стволовых клеток, но её избыток помогает опухолям.

Как клетка включает и выключает теломеразу

Количество теломеразы определяется главным образом тем, насколько активно транскрибируется ген её белковой части. В большинстве клеток взрослого организма этот ген почти «молчит». Включают его некоторые сигналы роста: например, белок-регулятор MYC, который запускает деление клеток, усиливает и транскрипцию гена теломеразы. Поэтому в опухолях с избытком этого белка теломераза часто активна. РНК теломеразы, в отличие от белка, есть во многих клетках, но без белковой части фермент не работает. Кроме того, иРНК белка теломеразы может «разрезаться» при созревании по-разному, и большинство вариантов дают неактивный белок; изменяя соотношение вариантов, клетка тонко регулирует активность фермента.

7. Теломеры стволовых клеток и лимфоцитов

Стволовые клетки костного мозга делятся всю жизнь, обеспечивая организм новыми клетками крови. Теломераза в них работает, но слабо: она замедляет укорочение теломер, но полностью его не предотвращает. Поэтому с возрастом теломеры кроветворных стволовых клеток всё же укорачиваются. При наследственных дефектах теломеразы именно костный мозг страдает первым: стволовые клетки исчерпывают запас делений, и развивается недостаточность кроветворения.

Похожая картина и у лимфоцитов. При встрече с антигеном лимфоцит включает теломеразу и многократно делится, образуя клон. Но при хронических инфекциях, когда одни и те же клоны лимфоцитов размножаются снова и снова, их теломеры постепенно укорачиваются, и клетки теряют способность делиться. Это одна из причин ослабления иммунного ответа у пожилых людей и при длительных вирусных инфекциях.

8. Предел Хейфлика

В 1961 году американский исследователь Леонард Хейфлик с соавтором Полом Мурхедом показали, что фибробласты человека в культуре делятся около 40–60 раз, а затем останавливаются, хотя остаются живыми [12]. До этого считалось, что клетки вне организма бессмертны, а остановка деления — результат плохих условий выращивания. Хейфлик доказал обратное хитрым опытом: он смешивал «старые» мужские клетки, прошедшие много делений, с «молодыми» женскими и через некоторое время по половым хромосомам определял, какие клетки ещё делятся. Старые клетки останавливались раньше, хотя росли в той же чашке. Значит, «счётчик» делений находится внутри самих клеток.

Что это за счётчик, стало ясно только в 1990-х. В 1998 году американские исследователи ввели в фибробласты человека ген белковой части теломеразы [13]. Клетки с работающей теломеразой сохраняли длину теломер и делились далеко за пределом Хейфлика, оставаясь при этом нормальными — без признаков опухолевого перерождения. Так было доказано, что именно укорочение теломер ограничивает число делений клеток человека.

Что происходит с клеткой, когда теломеры коротки

Когда теломера становится слишком короткой, шелтерин уже не может удержать петлю, и конец хромосомы «раскрывается». Клетка воспринимает его как разрыв ДНК: включаются системы контроля, в том числе белок p53, и клеточный цикл останавливается навсегда. Клетка переходит в состояние клеточного старения: она живёт, обменивается веществами, но больше не делится (подробнее — в статье «Клеточный цикл и интерфаза»). Достаточно, чтобы коротким стал конец лишь одной-двух хромосом, — клетка уже остановится. Поэтому важен не средний запас теломер, а длина самых коротких из них.

9. Как измеряют длину теломер

Измерения показали, что длина теломер различается не только у разных людей, но и у разных хромосом одной клетки: теломеры одних концов хромосом в среднем длиннее, других — короче. Поскольку клетка останавливается, когда коротким становится хотя бы один конец, важна не средняя длина, а длина самых коротких теломер.

10. Теломеры и старение организма

У человека средняя длина теломер в клетках крови с возрастом уменьшается — примерно на 20–40 пар нуклеотидов в год. У людей одного возраста она сильно различается, и в среднем у людей с более короткими теломерами несколько выше риск болезней сердца и сосудов. Однако это связь, а не доказательство причины: теломеры — лишь одна из многих причин старения, и по длине теломер нельзя точно предсказать, сколько проживёт человек.

Мыши без теломеразы

Самый убедительный опыт поставили на мышах. У лабораторных мышей теломеры очень длинные — до 50 тысяч пар нуклеотидов, в несколько раз длиннее, чем у человека, а живут мыши всего пару лет. В 1997 году исследователи вывели мышей, у которых нет РНК теломеразы [14]. Первое поколение таких мышей было здоровым: их длинных теломер хватало. Но от поколения к поколению теломеры укорачивались, и к четвёртому — шестому поколению у мышей начинались проблемы: седина, плохое заживление ран, нарушения работы кроветворения и кишечника, бесплодие. Сильнее всего страдали ткани, клетки которых делятся чаще всего. А клетки таких мышей с критически короткими теломерами, вопреки ожиданиям, не утратили способности превращаться в опухолевые: слияния концов хромосом порождали перестройки, которые сами по себе способствуют развитию опухолей.

Теломеры клонированных животных

Когда в 1996 году родилась овца Долли — первое млекопитающее, клонированное из ядра взрослой клетки, — возник вопрос: не унаследовала ли она «возраст» клетки-донора? Ядро было взято из клетки молочной железы шестилетней овцы. В 1999 году измерения показали, что теломеры Долли действительно были короче, чем у её ровесниц, рождённых обычным путём [15]. Долли прожила шесть с половиной лет и была усыплена из-за болезни лёгких, и многие связали это с «преждевременным старением». Однако позже исследователи из того же центра обследовали тринадцать клонированных овец, в том числе четырёх клонов из той же клеточной линии, что и Долли, в возрасте 7–9 лет — и нашли, что они стареют вполне нормально [16]. Короткие теломеры донора не обязательно означают короткую жизнь клона.

Болезни коротких теломер

У людей тоже есть наследственные болезни, вызванные мутациями в генах теломеразы и шелтерина. Самая известная — врождённый дискератоз: изменения кожи и ногтей, белые пятна на слизистой рта, а главное — недостаточность костного мозга, который не может производить достаточно клеток крови. В 2001 году было показано, что одна из форм этой болезни вызвана мутацией в РНК теломеразы [17]. Удивительная особенность таких семей — антиципация: болезнь в каждом следующем поколении начинается раньше и протекает тяжелее, потому что дети наследуют от больного родителя уже укороченные теломеры. Мутации в генах теломеразы находят и у части больных фиброзом лёгких — болезнью, при которой ткань лёгких замещается соединительной.

Теломеры в космосе

В 2015–2016 годах американский астронавт Скотт Келли провёл почти год на Международной космической станции, а его брат-близнец Марк оставался на Земле. Учёные сравнивали их организмы по сотням показателей [18]. Неожиданно оказалось, что в космосе теломеры в клетках крови Скотта стали в среднем длиннее, а после возвращения на Землю за несколько месяцев быстро укоротились, и у него стало даже больше очень коротких теломер, чем до полёта. Причины этого до конца не ясны; одно из объяснений — влияние радиации и стресса на то, какие клетки крови выживают и размножаются.

Стресс и образ жизни

В 2004 году Элизабет Блэкберн с психологом Элиссой Эпел измерили длину теломер в клетках крови матерей, ухаживающих за тяжело больными детьми. Оказалось, что у женщин, испытывавших наибольший стресс, теломеры были в среднем такой длины, как у людей на десяток лет старше [19]. Позже сообщали о связи длины теломер с курением, ожирением, физической активностью и сном. Эти данные интересны, но их нужно читать осторожно: связь не означает, что именно теломеры вызывают болезни, а продаваемые в интернете «анализы биологического возраста по теломерам» не дают надёжных сведений о здоровье конкретного человека.

11. Теломеры и рак

Опухолевая клетка должна делиться снова и снова, и предел Хейфлика для неё — препятствие. В 1994 году был разработан чувствительный метод определения активности теломеразы, и выяснилось: она есть почти во всех опухолях человека, но почти отсутствует в нормальных тканях организма [20]. Сегодня известно, что теломераза активна примерно в 85–90 % опухолей. В остальных клетки поддерживают теломеры другим путём — обменом участками теломер между хромосомами, без участия теломеразы.

Как опухоли обходятся без теломеразы

Примерно в каждой десятой опухоли теломераза не работает, а теломеры всё равно не укорачиваются. Такие клетки удлиняют теломеры обменом: конец одной хромосомы «заимствует» последовательность у теломеры другой хромосомы или у кольцевых молекул теломерной ДНК и копирует её. Этот путь называют альтернативным удлинением теломер. Особенно часто он встречается в опухолях костей (остеосаркомах), некоторых опухолях мозга и мягких тканей. Теломеры таких клеток очень разные по длине — от совсем коротких до огромных.

Кризис теломер

Как опухоль получает теломеразу? Представим клетку, которая из-за мутаций перестала останавливаться при коротких теломерах. Она продолжает делиться, теломеры становятся критически короткими, и концы хромосом начинают сливаться. При митозе хромосома с двумя центромерами разрывается, обрывки снова сливаются — и так раз за разом. Это состояние называют кризисом. Большинство клеток в кризисе погибают, но среди них может появиться клетка, включившая теломеразу. Её теломеры стабилизируются, а перестройки хромосом, возникшие в кризисе, остаются — поэтому опухолевые клетки часто несут множество хромосомных нарушений.

Мутации, включающие теломеразу

В 2013 году две группы исследователей обнаружили, что в меланоме — опухоли из пигментных клеток кожи — очень часто мутирован не сам ген теломеразы, а участок перед ним, регулирующий его работу [21]. Мутации создают в этом участке новые места связывания белков, включающих транскрипцию, и ген теломеразы начинает работать. Позже такие же мутации нашли в опухолях мозга, мочевого пузыря, печени и щитовидной железы — это одни из самых частых мутаций в опухолях человека вне генов, кодирующих белки.

Теломераза как мишень лекарств

Раз опухолям нужна теломераза, а большинству нормальных клеток — нет, её можно попробовать выключить. Создан препарат, представляющий собой короткую модифицированную цепочку, комплементарную матричному участку РНК теломеразы: он садится на матрицу и не даёт ферменту работать. В 2024 году такой препарат был впервые одобрен для лечения некоторых болезней крови, при которых костный мозг образует аномальные клетки. Но у этого подхода есть трудность: теломеры опухолевых клеток укорачиваются постепенно, и эффект наступает не сразу.

12. Теломераза в медицине будущего

Раз короткие теломеры вызывают недостаточность костного мозга и фиброз лёгких, возникла идея лечить такие болезни, временно включая теломеразу. В опытах на мышах ген белковой части теломеразы вводили с помощью безвредного вируса-переносчика во взрослом возрасте: у мышей улучшалось состояние некоторых тканей, а при моделях фиброза лёгких — работа лёгких. Частота опухолей при этом не росла, но опыты шли на мышах, и переносить их результаты на людей пока рано.

С другой стороны, для лечения опухолей теломеразу, наоборот, пытаются выключить. Разрабатываются и подходы, использующие теломеразу как «приманку»: вакцины, обучающие иммунную систему узнавать опухолевые клетки по фрагментам белка теломеразы, которых почти нет на нормальных клетках. Так один и тот же фермент оказывается целью противоположных методов лечения.

13. Мифы о теломерах

Теломеры стали модной темой, и вокруг них много преувеличений.

Здоровый образ жизни — отказ от курения, физическая активность, сон, нормальный вес — действительно связан с меньшим риском многих болезней. Но польза от него не сводится к теломерам, и не стоит думать о них как о единственной «шкале» здоровья.

14. От чего зависит длина теломер

Длина теломер у новорождённых различается в полтора-два раза, и во многом она наследуется: у близнецов и у родителей с детьми длина теломер заметно похожа. Удивительная деталь — возраст отца. В сперматогониях теломераза активна, и с возрастом мужчины теломеры в сперматозоидах не укорачиваются, а, наоборот, удлиняются. Поэтому у детей пожилых отцов теломеры в среднем немного длиннее, чем у детей молодых отцов.

У женщин теломеры в среднем немного длиннее, чем у мужчин того же возраста. Одно из объяснений — эстрогены, которые усиливают работу гена теломеразы. Но различие небольшое, и о продолжительности жизни конкретного человека оно ничего не говорит.

15. Теломеры у разных организмов

Проблема концов есть у всех организмов с линейными хромосомами, и решают они её по-разному.

Особенно интересна дрозофила. У неё нет теломеразы, но на концах хромосом находятся особые мобильные элементы — ретротранспозоны. Они переписывают свою РНК в ДНК и встраиваются в самые концы хромосом, удлиняя их. Многие учёные считают, что сама теломераза эволюционно родственна таким элементам: её белковая часть похожа на обратные транскриптазы ретротранспозонов. Получается, что «паразитическая» ДНК в какой-то момент эволюции была «одомашнена» клеткой и стала решать её проблему.

Растения, в отличие от животных, растут всю жизнь, и клетки их меристем делятся десятилетиями и даже столетиями. Теломераза в меристемах активна, поэтому у деревьев возрастом в сотни лет теломеры в клетках верхушки побега обычно не короче, чем у молодых растений.

16. Ещё несколько ролей теломер

Инфузории строят хромосомы заново

У инфузорий два ядра: маленькое хранит наследственную информацию для потомства, большое работает. После полового процесса большое ядро строится заново из копии малого: хромосомы разрезаются на тысячи и десятки тысяч кусочков, и теломераза тут же «приделывает» к каждому новому концу теломеры. У тетрахимены таких мини-хромосом около двухсот видов, и каждая присутствует в десятках копий, а у инфузории оксотрихи — около шестнадцати тысяч видов мини-хромосом, многие из которых несут всего один ген и имеют длину в несколько тысяч пар нуклеотидов. Неудивительно, что теломеразы у инфузорий особенно много и именно у них её открыли.

Теломеры и мейоз

В начале мейоза теломеры прикрепляются к ядерной оболочке и собираются вместе в одном её участке, так что хромосомы образуют «букет». Это сближает концы хромосом и помогает гомологичным хромосомам найти друг друга и точно соединиться перед кроссинговером. У мутантов, у которых теломеры не собираются в букет, гомологи спариваются хуже, и мейоз чаще идёт с ошибками.

Около теломер — гены «маскировки»

Участки хромосом рядом с теломерами часто содержат семейства быстро меняющихся генов. У малярийного плазмодия здесь лежат десятки генов белков, которые паразит выставляет на поверхность заражённого эритроцита. Плазмодий включает их по одному, по очереди, и иммунная система каждый раз видит «новый» белок. Похожим образом у трипаносомы — возбудителя сонной болезни — гены поверхностных белков, которые она постоянно меняет, находятся вблизи теломер. Близость к теломерам облегчает включение одного гена при «молчании» остальных и обмен участками между генами.

Кольцевые хромосомы

Иногда у человека хромосома теряет оба конца, и её «липкие» концы соединяются в кольцо. Кольцевые хромосомы плохо распределяются при делении: при обменах между сестринскими хроматидами кольца сцепляются или разрываются. Носители таких хромосом часто имеют пороки развития, связанные с утратой генов на концах. Это наглядная иллюстрация того, что бывает с хромосомой без теломер.

17. Теломеры и продолжительность жизни разных видов

Интересно сравнить разные виды. У мелких млекопитающих (мышей, крыс) теломеры длинные, а теломераза активна во многих соматических клетках. У крупных долгоживущих видов (человека, слонов, китов) теломеры короче, а теломераза в соматических клетках выключена. Это кажется парадоксом: у долгожителей — короткие теломеры.

Объяснение связывают с раком. У крупного животного много клеток, и за долгую жизнь они проходят огромное число делений; риск, что одна из клеток переродится в опухолевую, велик. Подавление теломеразы и ограничение числа делений — дополнительная защита от рака, которая особенно нужна большим и долгоживущим видам. У мыши же, которая живёт пару лет, этот риск меньше, и защита не так важна. Получается, что предел Хейфлика — не столько «часы старения», сколько противоопухолевый механизм, побочным эффектом которого может быть старение тканей.

18. Итог: что важно знать о теломерах

• Теломеры — концевые участки хромосом из многократных повторов короткой последовательности (у человека ТТАГГГ), не кодирующие белков.
• Теломеры защищают концы хромосом от разрушения и слипания: клетка не принимает их за разрывы ДНК.
• При каждой репликации теломеры укорачиваются из-за концевой недорепликации: полимераза синтезирует цепь только 5′ → 3′ и нуждается в праймере.
• Теломераза достраивает теломерные повторы на 3′-конце ДНК, используя как матрицу собственную РНК; это обратная транскриптаза.
• Теломераза активна в половых, стволовых клетках, клетках зародыша и в большинстве опухолевых клеток; в большинстве соматических клеток она выключена.
• Укорочение теломер ограничивает число делений соматических клеток (предел Хейфлика) и служит защитой от рака.
• Теломеры защищают от слияния не сами повторы, а белки шелтерина, сидящие на них, и теломерная петля, прячущая конец ДНК.
• Теломераза активна примерно в 85–90 % опухолей; её подавление — одно из направлений лечения рака, а её временное включение рассматривают для лечения болезней коротких теломер.
• За открытие теломер и теломеразы Блэкберн, Грейдер и Шостак получили Нобелевскую премию 2009 года.

19. Частые ошибки

• «Теломеры содержат важные гены». Теломеры не кодируют белков; это повторы, укорочение которых до определённого предела ничему не вредит.
• «Теломеры укорачиваются из-за износа». Укорочение вызвано концевой недорепликацией — свойством ДНК-полимеразы, а не «износом» хромосом.
• «Теломераза — это ДНК-полимераза». Теломераза — обратная транскриптаза: она синтезирует ДНК на матрице собственной РНК.
• «Теломераза работает во всех клетках». В большинстве соматических клеток взрослого организма она практически неактивна.
• «Теломераза — фермент молодости, её надо включить во всех клетках». Активность теломеразы — одно из условий бесконечного деления опухолевых клеток; её постоянное включение может повышать риск рака.
• «Теломеры есть у бактерий». У большинства бактерий хромосомы кольцевые, и теломер у них нет.
• «Теломераза удлиняет обе цепи ДНК». Теломераза удлиняет только 3′-конец цепи, богатой гуанином; вторую цепь достраивают праймаза и ДНК-полимераза.
• «Теломераза есть только у человека». Теломераза есть у большинства эукариот — от инфузорий и дрожжей до растений и животных; исключения вроде дрозофилы решают проблему концов иначе.
• «Предел Хейфлика — это продолжительность жизни клетки». Предел Хейфлика — число делений; клетка, достигшая его, может жить ещё долго, но больше не делится.
• «Теломераза достраивает теломеры по матрице ДНК». Матрицей служит собственная РНК фермента; именно поэтому теломераза может удлинять конец, где ДНК-матрицы нет.
• «В стареющей клетке теломеры исчезают полностью». Клетка останавливается раньше, когда одна или несколько теломер становятся критически короткими; теломерные повторы на концах ещё остаются.
• «Короткие теломеры — причина всех болезней старости». Укорочение теломер — лишь один из механизмов старения, и связь длины теломер с болезнями у людей носит статистический характер.

20. Интересные факты

• Блэкберн, Грейдер и Шостак получили Нобелевскую премию 2009 года, когда Кэрол Грейдер было 48 лет. Тогда впервые Нобелевскую премию по физиологии и медицине разделили сразу две женщины.
• Русское слово «теломера» и английское telomere происходят от греческих слов «телос» — конец и «мерос» — часть. Термин предложил Герман Мёллер в 1938 году.
• Теломераза есть даже у одноклеточных — у инфузорий её особенно много: в большом ядре тетрахимены десятки тысяч мини-хромосом, концы которых нужно постоянно поддерживать.
• В клетках HeLa — первой «бессмертной» линии клеток человека — теломераза активна; благодаря этому они делятся в лабораториях с 1951 года.
• Термин «кризис» для клеток с критически короткими теломерами пришёл из опытов с культурами: в какой-то момент почти все клетки в чашке гибнут, и лишь немногие «прорываются» дальше.
• У американского омара теломераза обнаружена во многих тканях взрослого животного, и омары растут почти всю жизнь. В интернете это превратилось в миф о «бессмертных омарах», хотя омары, конечно, умирают — от болезней, хищников и трудностей линьки.
• Теломеры часто сравнивают с пластиковыми наконечниками на шнурках: без них шнурок постепенно разлохмачивается.
• Человеческую теломеразу удалось клонировать и изучить только в конце 1990-х годов: её в клетках так мало, что фермент долго не могли выделить в количестве, достаточном для анализа.
• Элизабет Блэкберн родилась в Тасмании, в семье врачей. В детстве она собирала на пляже медуз и муравьёв в банки, а позже говорила, что любовь к живым существам привела её в науку.
• В клетке человека всего несколько сотен молекул теломеразы, тогда как теломер — 92, а после удвоения хромосом — 184. Поэтому каждая теломера встречается с ферментом далеко не в каждом клеточном цикле.
• Теломерный повтор ТТАГГГ человека совпадает с повтором трипаносом, плесневого гриба нейроспоры и слизевика физарума: последовательность почти не изменилась за сотни миллионов лет эволюции, потому что её узнают консервативные белки шелтерина.
• Теломеры влияют и на работу соседних генов: гены, расположенные рядом с теломерами, часто «приглушены» плотным хроматином концов хромосом.

21. Частые вопросы

22. ЕГЭ

Теломеры и теломераза входят в элемент 2.6 кодификатора [22]. В кодификаторе 2027 года эта тема выделена как дополнительная, поэтому задания о ней чаще встречаются в линии 27 и в заданиях с развёрнутым ответом. Типичные задачи — расчёт числа делений по длине теломеры, построение участка ДНК по РНК-матрице теломеразы и сравнение клеток с активной и неактивной теломеразой.

Разбор задачи на число делений

Длина теломеры в клетке кожи человека — 9300 пар нуклеотидов. При каждом делении она укорачивается на 85 пар нуклеотидов, а при длине 4200 пар клетка перестаёт делиться. Рассчитайте, сколько делений способна совершить клетка, и объясните, почему теломеры укорачиваются.

Решение.

1. Число делений: (9300 − 4200) / 85 = 60.
2. Теломеры укорачиваются из-за концевой недорепликации: ДНК-полимераза достраивает цепь только в направлении 5′ → 3′ и нуждается в праймере; после удаления последнего праймера на конце матрицы остаётся участок, на котором новая цепь не достроена.
3. В клетках кожи теломераза неактивна, и потери не восполняются; при достижении критической длины клетка перестаёт делиться (предел Хейфлика).

Разбор задачи на РНК-матрицу

Участок РНК теломеразы имеет последовательность 3′-ЦААУЦЦЦААУЦ-5′. Определите последовательность ДНК, которую теломераза достроит на 3′-конце хромосомы, и объясните принцип синтеза.

Решение. По принципу комплементарности (Ц — Г, А — Т, У — А) и антипараллельности: 5′-ГТТАГГГТТАГ-3′. Теломераза работает как обратная транскриптаза: синтезирует ДНК на матрице собственной РНК, удлиняя 3′-конец хромосомы и компенсируя недорепликацию.

Разбор задачи на повторы

Теломерный участок хромосомы человека состоит из повторов ТТАГГГ. В зиготе он содержал 1450 повторов; за каждое деление соматической клетки теряется 16 повторов, а при остатке 650 повторов клетка прекращает деление. Определите длину теломерного участка в зиготе в парах нуклеотидов и число делений до прекращения деления.

Решение. Длина участка: 1450 · 6 = 8700 пар нуклеотидов — каждый повтор ТТАГГГ состоит из шести нуклеотидов. Число делений: (1450 − 650) / 16 = 50. Теломеры защищают концы хромосом от слияния и разрушения, а их укорочение при репликации не затрагивает кодирующих участков.

Как формулировать ответ

Отвечая на вопрос о причине укорочения теломер, обязательно назовите оба свойства полимеразы: синтез только в направлении 5′ → 3′ и необходимость затравки. Объясняя работу теломеразы, укажите, что она синтезирует ДНК на матрице собственной РНК (как обратная транскриптаза) и удлиняет 3′-конец хромосомы. Сравнивая клетки, связывайте активность теломеразы с последствием: «теломераза активна — теломеры не укорачиваются — клетка способна делиться многократно».

Что обязательно знать к экзамену

• Что такое теломеры, из чего они состоят и зачем нужны.
• Причина укорочения теломер при репликации.
• Строение и принцип работы теломеразы: белок с активностью обратной транскриптазы и собственная РНК-матрица.
• В каких клетках теломераза активна, а в каких нет; предел Хейфлика.
• Связь теломер со старением клеток и с бесконечным делением опухолевых клеток.

23. Для олимпиад

Сколько теряется за деление

Если бы теломера теряла при каждом делении только участок, занятый последним праймером (около 10 нуклеотидов), укорочение было бы очень медленным. На деле клетки человека теряют 50–200 пар нуклеотидов за деление. Причины: последний праймер садится не у самого конца матрицы, а на некотором расстоянии; ферменты специально «подрезают» 5′-конец другой цепи, создавая длинный 3′-выступ; кроме того, теломерные повторы, богатые гуанином, легко окисляются, и повреждённые участки теряются при ремонте. Поэтому скорость укорочения зависит и от окислительного стресса в клетке.

Мутанты дрожжей, которые стареют

У пекарских дрожжей теломераза в норме работает постоянно, и они делятся бесконечно. Но в 1989 году были найдены мутанты, у которых теломеры при каждом делении становились чуть короче. Первые десятки поколений такие дрожжи жили нормально, а затем большинство клеток прекращало деление и погибало. Выживали редкие клетки, которые научились удлинять теломеры без теломеразы — обменом участками между концами хромосом. Именно на дрожжах впервые описали этот обходной путь, который позже нашли и в 10–15 % опухолей человека.

Сколько поколений хватит мышам

Пусть теломеры мыши в первом поколении без теломеразы имеют длину 40 тысяч пар нуклеотидов, за поколение (с учётом всех делений от зиготы до образования гамет) теряется около 5 тысяч пар, а нарушения начинаются при длине около 15 тысяч. Тогда проблемы появятся примерно через (40 000 − 15 000) / 5000 = 5 поколений — что согласуется с опытами, в которых нарушения у мышей без теломеразы развивались к четвёртому — шестому поколению.

Сколько повторов достраивает теломераза

Если теломераза за одно «посещение» теломеры присоединяет в среднем 10 повторов, то есть 60 нуклеотидов, а при каждом делении теломера теряет 100 пар нуклеотидов, то для поддержания длины теломеразе нужно посетить каждую теломеру почти дважды за цикл. При нескольких сотнях молекул теломеразы на клетку и 184 теломерах после S-периода это возможно, только если фермент работает избирательно и в первую очередь на коротких теломерах. Именно так и происходит: самые короткие теломеры удлиняются чаще.

Теломераза и обратные транскриптазы

Белковая часть теломеразы родственна обратным транскриптазам ретровирусов и мобильных элементов генома. Но между ними есть важное отличие. Обратная транскриптаза ВИЧ копирует длинную вирусную РНК в ДНК один раз. Теломераза копирует один и тот же короткий участок своей РНК многократно, перемещаясь после каждого повтора. Кроме того, обратная транскриптаза вируса использует как затравку тРНК клетки, а теломераза — сам 3′-конец хромосомы. Поэтому лекарства против обратной транскриптазы ВИЧ на теломеразу человека почти не действуют, а у людей, годами принимающих некоторые из них, теломеры лишь немного короче обычного.

Почему важна самая короткая теломера

Пусть в клетке 92 теломеры со средней длиной 8000 пар нуклеотидов, но длины распределены широко: самые короткие — около 4000, самые длинные — около 12 000. Если клетка останавливается, когда хотя бы одна теломера достигает 2500 пар, а все теломеры теряют по 100 пар за деление, то запас делений определяет самая короткая теломера: (4000 − 2500) / 100 = 15 делений, а не (8000 − 2500) / 100 = 55, как получилось бы по средней длине. Поэтому в опытах на мышах удлинение даже нескольких самых коротких теломер заметно улучшало работу тканей.

Четырёхнитевые структуры

Одноцепочечный хвост теломеры богат гуанином, а четыре гуанина способны соединиться водородными связями в плоский квадрат, удерживаемый ионом калия в центре. Несколько таких квадратов, сложенных стопкой, образуют четырёхнитевую структуру — G-квадруплекс. В пробирке теломерная ДНК легко сворачивается в такие структуры, и теломераза не может удлинить свёрнутый конец. Поэтому вещества, стабилизирующие G-квадруплексы, рассматривали как возможные противоопухолевые препараты: они «запирают» конец теломеры и не пускают к нему теломеразу.

Теломераза и «счёт» повторов

Матричный участок РНК теломеразы человека длиннее одного повтора — 11 нуклеотидов. Это нужно для перемещения: после синтеза повтора 3′-конец ДНК должен снова спариться с началом матрицы, и для этого часть только что синтезированного повтора должна быть комплементарна началу матрицы. Если в матрице заменить один нуклеотид, теломераза начнёт синтезировать изменённые повторы. Такой опыт в 1990 году поставили на тетрахимене: мутантные повторы появились на концах хромосом, и у клеток нарушилось деление. Это окончательно доказало, что РНК теломеразы — именно матрица.

24. Задания с разбором

Задание 1

Выберите три верных ответа. Теломеры: 1) находятся на концах хромосом; 2) состоят из многократных повторов короткой последовательности; 3) защищают концы хромосом от слипания; 4) кодируют белки веретена деления; 5) есть у кольцевых хромосом бактерий; 6) удлиняются при каждой репликации в соматических клетках.

Задание 2

Выберите три верных ответа. Теломераза: 1) содержит собственную молекулу РНК; 2) обладает активностью обратной транскриптазы; 3) удлиняет 3′-конец ДНК хромосомы; 4) синтезирует РНК на матрице ДНК; 5) активна во всех клетках взрослого организма; 6) нуждается в РНК-праймере.

Задание 3

Установите последовательность событий цикла работы теломеразы: А) перемещение фермента на длину повтора; Б) спаривание 3′-хвоста теломеры с матрицей РНК теломеразы; В) присоединение нуклеотидов к 3′-концу ДНК; Г) достройка комплементарной цепи праймазой и ДНК-полимеразой.

Задание 4

Найдите ошибки в тексте. (1) Теломеры — концевые участки хромосом. (2) У человека теломеры состоят из повторов ТТАГГГ. (3) Теломеры кодируют важные белки. (4) Теломераза синтезирует РНК на матрице ДНК. (5) Теломераза активна в большинстве опухолевых клеток.

Задание 5

Установите соответствие между клетками и активностью теломеразы. Клетки: А) клетки раннего зародыша; Б) зрелые фибробласты кожи; В) клетки-предшественники сперматозоидов; Г) большинство опухолевых клеток; Д) нейроны коры. Активность: 1) активна; 2) практически неактивна.

Задание 6

Длина теломеры в клетке составляет 10 500 пар нуклеотидов. При каждом делении она укорачивается на 120 пар, а при 4500 парах клетка перестаёт делиться. Сколько делений совершит клетка?

Задание 7

Объясните, почему при каждой репликации теломеры укорачиваются.

Задание 8

Участок РНК теломеразы имеет последовательность 3′-ЦААУЦЦЦААУЦ-5′. Определите последовательность ДНК, которую теломераза достроит по этой матрице.

Задание 9

Почему клетки HeLa и другие опухолевые клетки способны делиться в культуре неограниченно долго, а нормальные фибробласты человека — нет?

Задание 10

Выберите три верных ответа. В опыте Хейфлика было показано, что: 1) фибробласты человека в культуре делятся ограниченное число раз; 2) после предела делений клетки остаются живыми; 3) «счётчик» делений находится внутри клеток; 4) остановка делений вызвана плохими условиями культивирования; 5) клетки вне организма бессмертны; 6) фибробласты делятся неограниченно.

Задание 11

Почему теломеры не укорачиваются от поколения к поколению, хотя у каждого человека они укорачиваются с возрастом?

Задание 12

Установите соответствие между признаками и ферментами. Признаки: А) матрица — собственная РНК; Б) матрица — ДНК; В) нужен РНК-праймер; Г) синтезирует только теломерные повторы; Д) работает по всей длине хромосомы. Ферменты: 1) теломераза; 2) ДНК-полимераза.

Задание 13

В стволовой и соматической клетках одного организма теломеры в начале наблюдения одинаковы — 10 500 пар нуклеотидов. При каждом делении обе клетки теряют по 95 пар; в стволовой клетке теломераза за деление достраивает 95 пар. Определите длину теломер в обеих клетках после 30 делений и объясните результат.

Задание 14

Теломерный участок хромосомы содержал в зиготе 1450 повторов ТТАГГГ. За каждое деление соматической клетки теряется 16 повторов, а при 650 повторах клетка прекращает деление. Определите длину теломерного участка в зиготе в парах нуклеотидов и число делений до прекращения деления.

Задание 15

Зачем хромосомам нужны теломеры? Назовите две функции.

Задание 16

Выберите три верных ответа. При врождённом дискератозе, вызванном мутацией в РНК теломеразы: 1) теломеры укорачиваются быстрее; 2) страдает кроветворение в костном мозге; 3) в следующих поколениях болезнь может начинаться раньше; 4) теломеры удлиняются; 5) теломераза становится активнее; 6) нарушения не связаны с делящимися клетками.

Задание 17

Почему лекарство, подавляющее теломеразу, действует на опухоль не сразу, а лишь через много делений опухолевых клеток?

Задание 18

Почему у лабораторных мышей без теломеразы первые поколения были здоровы, а нарушения появлялись лишь через несколько поколений?

Задание 19 (олимпиадное)

В матричной РНК теломеразы тетрахимены заменили один нуклеотид так, что новая матрица кодирует повтор ТТГГГГ с одним изменённым нуклеотидом. Что произойдёт с концами хромосом и с клетками через несколько десятков делений? Какой вывод можно сделать из такого опыта?

Задание 20 (олимпиадное)

У мелких короткоживущих грызунов теломераза активна во многих соматических клетках, а у крупных долгоживущих млекопитающих — нет. Предложите объяснение с точки зрения естественного отбора.

Литература

1. Greider C. W., Blackburn E. H. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts // Cell. 1985. Vol. 43. P. 405–413.
2. McClintock B. The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays // Genetics. 1941. Vol. 26. P. 234–282.
3. Olovnikov A. M. A theory of marginotomy: the incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon // Journal of Theoretical Biology. 1973. Vol. 41. P. 181–190.
4. Watson J. D. Origin of concatemeric T7 DNA // Nature New Biology. 1972. Vol. 239. P. 197–201.
5. Griffith J. D., Comeau L., Rosenfield S. et al. Mammalian telomeres end in a large duplex loop // Cell. 1999. Vol. 97. P. 503–514.
6. de Lange T. Shelterin: the protein complex that shapes and safeguards human telomeres // Genes & Development. 2005. Vol. 19. P. 2100–2110.
7. van Steensel B., Smogorzewska A., de Lange T. TRF2 protects human telomeres from end-to-end fusions // Cell. 1998. Vol. 92. P. 401–413.
8. Blackburn E. H., Gall J. G. A tandemly repeated sequence at the termini of the extrachromosomal ribosomal RNA genes in Tetrahymena // Journal of Molecular Biology. 1978. Vol. 120. P. 33–53.
9. Szostak J. W., Blackburn E. H. Cloning yeast telomeres on linear plasmid vectors // Cell. 1982. Vol. 29. P. 245–255.
10. Greider C. W., Blackburn E. H. A telomeric sequence in the RNA of Tetrahymena telomerase required for telomere repeat synthesis // Nature. 1989. Vol. 337. P. 331–337.
11. Nguyen T. H. D., Tam J., Wu R. A. et al. Cryo-EM structure of substrate-bound human telomerase holoenzyme // Nature. 2018. Vol. 557. P. 190–195.
12. Hayflick L., Moorhead P. S. The serial cultivation of human diploid cell strains // Experimental Cell Research. 1961. Vol. 25. P. 585–621.
13. Bodnar A. G., Ouellette M., Frolkis M. et al. Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells // Science. 1998. Vol. 279. P. 349–352.
14. Blasco M. A., Lee H.-W., Hande M. P. et al. Telomere shortening and tumor formation by mouse cells lacking telomerase RNA // Cell. 1997. Vol. 91. P. 25–34.
15. Shiels P. G., Kind A. J., Campbell K. H. S. et al. Analysis of telomere lengths in cloned sheep // Nature. 1999. Vol. 399. P. 316–317.
16. Sinclair K. D., Corr S. A., Gutierrez C. G. et al. Healthy ageing of cloned sheep // Nature Communications. 2016. Vol. 7. Art. 12359.
17. Vulliamy T., Marrone A., Goldman F. et al. The RNA component of telomerase is mutated in autosomal dominant dyskeratosis congenita // Nature. 2001. Vol. 413. P. 432–435.
18. Garrett-Bakelman F. E., Darshi M., Green S. J. et al. The NASA Twins Study: a multidimensional analysis of a year-long human spaceflight // Science. 2019. Vol. 364. Art. eaau8650.
19. Epel E. S., Blackburn E. H., Lin J. et al. Accelerated telomere shortening in response to life stress // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2004. Vol. 101. P. 17312–17315.
20. Kim N. W., Piatyszek M. A., Prowse K. R. et al. Specific association of human telomerase activity with immortal cells and cancer // Science. 1994. Vol. 266. P. 2011–2015.
21. Huang F. W., Hodis E., Xu M. J. et al. Highly recurrent TERT promoter mutations in human melanoma // Science. 2013. Vol. 339. P. 957–959.
22. ФИПИ. Кодификатор проверяемых требований к результатам освоения основной образовательной программы и элементов содержания для проведения ЕГЭ по биологии, 2027 г. М.: ФИПИ, 2026.