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Tutte le cellule hanno una durata di vita programmata in base alla quale vengono sintetizzate, si moltiplicano e alla fine subiscono l'apoptosi (morte cellulare) quando non sono più funzionali.Spesso aiuta pensare alla replicazione cellulare come a una fotocopiatrice antiquata: più una cellula si copia, più l'immagine diventa sfocata e disallineata. Nel tempo, il materiale genetico della cellula (DNA) inizia a fratturarsi e la cellula stessa diventa una pallida copia dell'originale. Quando ciò accade, la morte cellulare programmata consente a una nuova cellula di prendere il sopravvento e mantenere i sistemi in funzione.
Il numero di volte in cui una cella può dividersi è limitato da un fenomeno noto come limite di Hayflick. Questo descrive l'azione mediante la quale il processo di divisione (noto come mitosi) degrada progressivamente il materiale genetico, in particolare la parte del DNA chiamata telomero.
Il limite di Hayflick impone che la cellula media si dividerà da 50 a 70 volte prima dell'apoptosi.
Capire i telomeri
I cromosomi sono strutture filiformi situate all'interno del nucleo di una cellula. Ogni cromosoma è costituito da proteine e da una singola molecola di DNA.
A ciascuna estremità di un cromosoma c'è un telomero che le persone spesso confronteranno con le punte di plastica alle estremità di un laccio. I telomeri sono importanti perché impediscono ai cromosomi di disfarsi, attaccarsi l'uno all'altro o fondersi in un anello.
Ogni volta che una cellula si divide, il DNA a doppia elica si separa in modo che l'informazione genetica possa essere copiata. Quando ciò accade, la codifica del DNA viene duplicata ma non il telomero. Quando la copia è completa e inizia la mitosi, il punto in cui la cellula viene smembrata è il telomero.
In quanto tale, con ogni generazione di cellule, il telomero diventa sempre più corto fino a quando non può più mantenere l'integrità del cromosoma. È allora che si verifica l'apoptosi.
Relazione dei telomeri con l'invecchiamento e il cancro
Gli scienziati possono utilizzare la lunghezza di un telomero per determinare l'età di una cellula e quante altre repliche ha lasciato. Quando la divisione cellulare rallenta, subisce un progressivo deterioramento noto come senescenza, che comunemente chiamiamo invecchiamento. La senescenza cellulare spiega perché i nostri organi e tessuti iniziano a cambiare man mano che invecchiamo. Alla fine, tutte le nostre cellule sono "mortali" e soggette a senescenza.
Tutto, ma uno. Le cellule cancerose sono l'unico tipo di cellula che può essere veramente considerato "immortale". A differenza delle cellule normali, le cellule tumorali non subiscono la morte cellulare programmata ma possono continuare a moltiplicarsi senza fine.
Questo, di per sé, interrompe l'equilibrio della replicazione cellulare nel corpo. Se un tipo di cellula può replicarsi senza controllo, può soppiantare tutti gli altri e minare le funzioni biologiche chiave. Questo è ciò che accade con il cancro e perché queste cellule "immortali" possono causare malattie e morte.
Si ritiene che il cancro si manifesti perché una mutazione genetica può innescare la produzione di un enzima, noto come telomerasi, che impedisce l'accorciamento dei telomeri.
Sebbene ogni cellula del corpo abbia il codice genetico per produrre la telomerasi, solo alcune cellule ne hanno effettivamente bisogno. Gli spermatozoi, ad esempio, hanno bisogno di disattivare l'accorciamento dei telomeri per fare più di 50 copie di se stessi; altrimenti, la gravidanza non potrebbe mai verificarsi.
Se un incidente genetico attiva inavvertitamente la produzione di telomerasi, può causare la moltiplicazione delle cellule anormali e la formazione di tumori. Si ritiene che, poiché i tassi di speranza di vita continuano a crescere, le possibilità che ciò si verifichi non solo aumenteranno, ma alla fine diventeranno inevitabili.