Учените намират инструкции в нежелана ДНК

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Руските молекулярни биолози откриха, че ненужната ДНК в краищата на хромозомите съдържа инструкции за синтезиране на протеин, който помага на клетките да не умират от стрес. Техните открития са представени в списанието Nucleic Acids Research.

"Този протеин е интересен, защото се намира в РНК, която преди се е смятала за некодираща, един от "помощниците" на теломеразата. Открихме, че той може да има друга функция, ако не е в клетъчното ядро, а в цитоплазмата му Теломеразата може да доближи учените до създаването на „еликсира на младостта“и да помогне в борбата с рака“, каза Мария Рубцова от Московския държавен университет „Ломоносов“, чиито думи съобщават от пресслужбата на университета.

Ключът към безсмъртието

Клетките на ембриона и ембрионалните стволови клетки са практически безсмъртни от гледна точка на биологията - те могат да живеят почти неопределено време в подходяща среда и да се делят неограничен брой пъти. За разлика от тях, клетките в тялото на възрастен постепенно губят способността си да се делят след 40-50 цикъла на делене, навлизайки във фазата на стареене, което вероятно намалява шансовете за развитие на рак.

Тези разлики се дължат на факта, че всяко делене на "възрастни" клетки води до намаляване на дължината на техните хромозоми, чиито краища са маркирани със специални повтарящи се сегменти, така наречените теломери. Когато теломерите станат твърде малки, клетката се „оттегля“и престава да участва в живота на тялото.

Това никога не се случва в ембрионални и ракови клетки, тъй като теломерите им се обновяват и удължават с всяко делене поради специални теломеразни ензими. Гените, отговорни за сглобяването на тези протеини, са изключени в възрастните клетки и през последните години учените активно обмислят дали е възможно да се удължи живота на човек чрез насилствено включване или създаване на изкуствен аналог на теломеразите.

Рубцова и нейните колеги отдавна изучават как действат "естествените" теломерази при хора и други бозайници. Наскоро те се интересуваха защо обикновените клетки в тялото, където този протеин не работи, по някаква причина синтезират големи количества от един от своите помощници, къса РНК молекула, наречена TERC.

Тази последователност от около 450 "генетични букви", обяснява биологът, преди се е смятала за често срещано парче "нежелана ДНК", което теломеразата копира и добавя към краищата на хромозомите. Поради тази причина учените не обърнаха много внимание на структурата на TERC и възможните роли на този фрагмент от генома в живота на клетките.

Скрит асистент

Анализирайки структурата на тази РНК в човешки ракови клетки, екипът на Рубцова забеляза, че вътре в нея има специална нуклеотидна последователност, която обикновено бележи началото на протеинова молекула. След като открили такова любопитно "парче", биолозите проверили дали има аналози в клетките на други бозайници.

Оказа се, че те присъстват в ДНК на котки, коне, мишки и много други животни и тяхната структура на този фрагмент в генома на всяко от тези животни съвпада около половината. Това доведе генетиците до идеята, че вътре в TERC има не безсмислени фрагменти от древни гени, а напълно „жив“протеин.

Те тестваха тази идея, като вмъкват допълнителни копия на тази РНК в ДНК на същите ракови клетки и ги карат да четат по-активно такива региони. Освен това учените проведоха серия от подобни експерименти върху E. coli, в чийто геном няма "класически" хромозоми и теломерази.

Оказа се, че теломеразната РНК всъщност е отговорна за синтеза на специални протеинови молекули, hTERP, които се състоят само от 121 аминокиселини. Повишената му концентрация в раковите клетки и микробите, както показват по-нататъшни експерименти, ги предпазва от различни видове клетъчен стрес, спасявайки живота им в случай на прегряване, липса на храна или поява на токсини.

Причината за това, както по-късно разбраха Рубцова и нейните колеги, е, че hTERP ускорява процеса на "обработка" на остатъци от протеини, РНК и други молекули в лизозомите, основните "изгарящи" на клетката. Това едновременно ги предпазва от смърт и значително намалява шансовете за мутации и развитие на рак.

По-нататъшните експерименти, според генетиците, ще ни помогнат да разберем как теломеразата и hTERP взаимодействат помежду си и как могат да бъдат използвани за създаване на един вид „еликсир на младостта“, който е безопасен от гледна точка на онкологията.