Telomeres are tandem sequences of G-rich DNA located at the ends of chromosomes, which gradually shorten with each cell division. Telomerase, a reverse transcriptase, elongates telomeres de novo, counteracting telomere shortening that occurs during DNA replication. Previous studies have demonstrated that the overexpression of human telomerase reverse transcriptase (hTERT) can enhance the proliferative capacity of fibroblasts and lead to cell immortalization. However, the relationship among hTERT expression, telomere elongation, and cellular stress remains unclear. This study aims to investigate hTERT mRNA expression, telomere elongation, and cellular stress reduction in Hutchinson-Gilford-Progerie (HGP) and control cells, both before and after hTERT immortalization, while further exploring the relationships among these factors. Five immortalized HGP cell lines were established using hTERT retroviral infection and maintained through at least 50 passages of serial culture for each cell line. The results indicated that ectopic expression of hTERT elongated the telomere length (TL) of primary cells by 75 ± 67% in HGP cells and 135 ± 76% in control cells. hTERT virus infection facilitated at least 50 population doublings (PDs) in cell culture and significantly reduced cellular stress, albeit with some delay. Furthermore, It was demonstrated that relatively low levels of hTERT mRNA are sufficient to improve cell phenotype. Telomere lengthening occurred during the early stages of hTERT virus infection, whereas reductions in the cell stress levels were observed at high PDs. Notably, the degree of telomere extension did not correlated with hTERT mRNA expression levels in the immortalized cell lines. In conclusion, ectopic expression of hTERT mRNA can effectively enhance the proliferative ability of HGP cells and transform senescent cells into a younger and healthier phenotype. The hTERT immortalized cells provide valuable experimental material for further research on telomeres, as well as pathophysiology of HGPS and the aging process itself.
Telomere sind Tandemsequenzen von G-reicher DNA an den Enden der Chromosomen, die sich mit jeder Zellteilung verkürzen. Telomerase ist eine Reverse Transkriptase, die Telomere de novo verlängert und der durch Zellreplikation verursachten Telomerverkürzung entgegenwirkt. Frühere Studien haben gezeigt, dass eine Überexpression von “Human Telomerase Reverse Transkriptase” (hTERT) die Proliferationsfähigkeit von Fibroblasten verbessern kann. Allerdings ist die Beziehung zwischen hTERT-Expression und dem Ausmaß der Telomer-Elongation und zellulärem Stress unklar. Ziel dieser Studie war es, die Expression von hTERT mRNA, den Grad der Telomerverlängerung und die Verringerung des zellulären Stressniveaus in Hutchinson-Gilford-Progerie (HGP) und kontroll Zellen vor und nach der Immortalisierung durch hTERT zu vergleichen und die Beziehung zwischen ihnen zu untersuchen. Fünf immortalisierte HGP-Zelllinien wurden unter Verwendung einer retroviralen hTERT-Infektion erfolgreich und mit mindestens 50 Populationsverdoppelungen (PDs). Die Ergebnisse zeigten, dass die ektopische Expression von hTERT die Telomerlänge (TL) von Primärzellen in HGP-Zellen um 75 ± 67% und in Kontrollzellen um 135 ± 76% verlängerte. Eine Infektion mit dem hTERT-Virus erlongete die Zelle in Kultur mindestens 50 PDs und reduzierte den Zellstress mit einiger Verzögerung erheblich. Es wurde auch gezeigt, dass relativ niedrige hTERT-mRNA-Spiegel ausreichen, um den Zellphänotyp zu verbessern. Die Verlängerung der Telomere erfölgte in den frühen Stadien der hTERT-Virusinfektion. Im Gegensatz dazu wurde der Zellstress bei hohen PDs reduziert. Darüber hinaus korrelierte der Grad der Telomerverlängerung unter in vitro Bedingungen nicht mit den Expressionsniveaus von hTERT-mRNA in immortalisierten Zelllinien. Die ektopische Expression von hTERT mRNA hilft die Proliferationsfähigkeit von HGP Zellen effektiv zu verbessern und seneszente Zellen in einen jüngeren und gesünderen Zustand zu überführen. Diese Zellen sind für die weitere Erforschung von Alterung, Telomerase als Targets für die Alterungstherapien und die Erforschung der Mechanismen von HGPS und Alterung gute Modelle.
