Rosyjscy chemicy i biolodzy molekularni odkryli, że śmieciowe DNA na końcach chromosomów zawiera instrukcje syntezy białka, które pomaga komórkom nie umierać w wyniku stresu. Odkrycia zaprezentowano w czasopiśmie Nucleic Acids Research.
To białko jest interesujące, ponieważ znajduje się w RNA, które wcześniej uważano za niekodujące, jako jednego z „pomocników” telomerazy. Odkryliśmy, że może mieć inną funkcję, jeśli nie znajduje się w jądrze komórkowym, ale w jego cytoplazmie. Badanie wszystkich właściwości telomerazy może przybliżyć naukowców do stworzenia „eliksiru młodości” i pomóc w walce z rakiem - powiedziała Maria Rubtsova z Moskiewskiego Uniwersytetu im. Łomonosowa, o której pisze służba prasowa uniwersytetu.
Klucz do nieśmiertelności
Komórki embrionu i embrionalnych komórek macierzystych są praktycznie nieśmiertelne z punktu widzenia biologii - mogą żyć prawie w nieskończoność w odpowiednim środowisku i dzielić się nieograniczoną liczbę razy. Natomiast komórki w organizmie dorosłego stopniowo tracą zdolność podziału po 40-50 cyklach podziału, wchodząc w fazę starzenia, co prawdopodobnie zmniejsza ryzyko zachorowania na raka.
Różnice te wynikają z faktu, że każdy podział „dorosłych” komórek prowadzi do zmniejszenia długości ich chromosomów, których końce są oznaczone specjalnymi powtarzającymi się segmentami, tzw. Telomerami. Gdy telomerów jest za mało, komórka przechodzi w stan spoczynku i przestaje uczestniczyć w życiu organizmu.
To się nigdy nie dzieje w komórkach embrionalnych i rakowych, ponieważ ich telomery są odnawiane i wydłużane z każdym podziałem dzięki specjalnym enzymom, telomerazom. Geny odpowiedzialne za gromadzenie się tych białek są „wyłączane” w dorosłych komórkach, aw ostatnich latach naukowcy aktywnie zastanawiali się, czy możliwe jest przedłużenie życia człowieka poprzez ich przymusowe włączanie lub tworzenie sztucznego analogu telomerazy.
Rubtsova i jej współpracownicy od dawna badają sposób działania „naturalnych” telomerazy u ludzi i innych ssaków. Ostatnio interesowało ich, dlaczego zwykłe komórki organizmu, w których to białko nie działa, z jakiegoś powodu syntetyzują duże ilości jednego z jego pomocników, krótkiej cząsteczki RNA zwanej TERC.
Film promocyjny:
Biochemik wyjaśnia, że ta sekwencja około 450 „liter genetycznych” była wcześniej uważana za zwykły fragment „śmieciowego DNA”, który telomeraza kopiuje i dodaje do końców chromosomów. Z tego powodu naukowcy nie zwracali dużej uwagi na budowę TERC i możliwe role tego fragmentu genomu w życiu komórek.
Ukryty pomocnik
Analizując strukturę tego RNA w ludzkich komórkach nowotworowych, zespół Rubtsovy zauważył, że w jego wnętrzu znajduje się specjalna sekwencja nukleotydów, która zwykle oznacza początek cząsteczki białka. Po znalezieniu tak ciekawego „kawałka” naukowcy sprawdzili, czy w komórkach innych ssaków znajdują się analogi.
Okazało się, że były one obecne w DNA kotów, koni, myszy i wielu innych zwierząt, a ich budowa tego fragmentu w genomie każdego z tych zwierząt pokrywała się w około połowie. To skłoniło genetyków do uwierzenia, że wewnątrz TERC zachowały się nie bezsensowne fragmenty starożytnych genów, ale całkowicie „żywe” białko.
Przetestowali ten pomysł, wstawiając dodatkowe kopie tego RNA do DNA tych samych komórek rakowych i sprawiając, że bardziej aktywnie odczytują takie regiony. Ponadto naukowcy przeprowadzili serię podobnych eksperymentów na E. coli, w której genomie nie ma „klasycznych” chromosomów i telomerazy.
Okazało się, że RNA telomerazy było faktycznie odpowiedzialne za syntezę specjalnych cząsteczek białka, hTERP, które składały się tylko z 121 aminokwasów. Jego zwiększone stężenie w komórkach nowotworowych i drobnoustrojach, jak wykazały dalsze eksperymenty, chroniło je przed różnego rodzaju stresem komórkowym, ratując życie w przypadku przegrzania, braku pożywienia czy pojawienia się toksyn.
Jak później odkryli Rubtsova i jej koledzy, powodem tego było to, że hTERP przyspiesza proces „przetwarzania” skrawków białek, RNA i innych cząsteczek w lizosomach, głównych „spalaczach” komórki. To jednocześnie chroni je przed śmiercią i znacznie zmniejsza szanse mutacji i rozwoju raka.
Dalsze eksperymenty, zdaniem genetyków, pomogą nam zrozumieć, jak telomeraza i hTERP oddziałują ze sobą i jak można je wykorzystać do stworzenia pewnego rodzaju „eliksiru młodości”, który jest bezpieczny z punktu widzenia onkologii.