Это все хорошо — возможная гибель клеток происходит так, как и должно быть. Без гибели клеток есть бессмертие клеток, а при бессмертии клеток — рак.
Раковые клетки противодействуют разрушению теломер, создавая их так же быстро, как они разрушаются. Раковая клетка делает это, покрывая теломер ферментом теломеразой.
По сути, когда теломераза находит теломеру и прикрепляется к ней, она добавляет повторяющуюся последовательность ДНК к повторяющимся последовательностям ДНК, которые уже находятся на месте, удлиняя теломер и добавляя к защитным концам хромосомы.Онкологи и исследователи рака хотят, чтобы теломераза этого не делала. Без этого постоянного восстановления теломер хромосомы в конечном итоге будут деградировать, а раковые клетки погибнут. Без взаимодействия теломеразы с теломерами раковые клетки были бы смертны.
В исследовании, проведенном исследователем онкологического центра Университета Колорадо Томасом Чехом, доктором философии, заслуженным профессором Боулдера, лауреатом Нобелевской премии и директором Института BioFrontiers CU, используется технология редактирования генов CRISPR (номинированная на Нобелевскую премию) и микроскопию живых клеток и одиночных молекул. (что привело к присуждению Нобелевской премии по химии в 2014 году независимым исследователям Бетцигу, Хеллу и Моернеру), которые впервые наблюдали в реальном времени это важное взаимодействие между теломеразой и теломерами. Результаты опубликованы в журнале Cell.
Чех и соавторы Йенс Шмидт, доктор философии, научный сотрудник Фонда рака Дэймона Руньона и научный сотрудник Артур Зауг увидели, что теломераза распространяется по ядру клетки, натыкаясь на предметы. Ни теломераза, ни теломеры не распространены в ядре, но иногда случается, что первое попадает во второе.
Но прикрепление теломеразы к средней точке теломеры не приносит никакой пользы. Чтобы защитить хромосому, теломераза должна прикрепляться к самому концу веревки.
Поэтому, если теломераза попадает в середину теломеры, она вскоре отделяется и пытается снова. Чех и его коллеги называют это «зондированием». Только если зондирование приводит к прямому попаданию в конец теломеры, теломераза прикрепляется и остается.«Это все равно, что искать на сайте TripAdvisor место, где вы хотите остановиться», — говорит Чех. «Вы исследуете разные отели и, наконец, находите тот, в котором есть все, что вам нужно».
Чех называет этот механизм «правдоподобно самым простым способом, с помощью которого редкая маленькая машина может найти свое очень редкое место посадки в сложном ландшафте ядра».Подумайте об этом: теломераза равномерно распространяется по ядру. Когда он попадает в любое место теломеры, он ненадолго прилипает, увеличивая таким образом концентрацию теломеразы рядом с теломерами и, таким образом, увеличивая шанс того, что теломераза ударится о конец теломеры, где она сможет надежно прикрепиться.Группе удалось сделать этот процесс видимым, используя технологию редактирования ДНК CRISPR, чтобы вставить код в ген, который производит теломеразу.
Этот вставленный код произвел флуоресцентный белок, который был присоединен к теломеразе. Затем группа использовала то, что некоторые называют наноскопией, чтобы увидеть этот флуоресцентный белок.«Для меня удивительно то, что три года назад вы не могли ничего из этого сделать.
Вот как быстро все продвигается в биологии, просто стремительно вперед, — говорит Чех.Раньше, если присмотреться достаточно близко, чтобы увидеть флуоресценцию отдельного белка, требовалось «зафиксировать» клетку и визуализировать ее под микроскопом.
Это был бы снимок. Возможность увидеть процессы внутри живой клетки при таком увеличении похожа на съемку видео.«С этой визуализацией фиксированных клеток мы не увидели динамики», — говорит Чех. «И быстро распространяющаяся теломераза невидима, размыта или теряется на заднем плане».
Чех указывает, что этот метод наноскопии с помощью CRISPR, вероятно, будет использоваться учеными, не занимающимися исследованием теломер. Он также надеется, что это конкретное открытие поможет в скрининге препаратов против теломеразы.«Прямо сейчас у нас нет отличного ингибитора теломеразы. Мы не знаем, на каком этапе вмешивается наше первое поколение этих препаратов, поэтому мы не знаем, как оптимизировать эти лекарства-кандидаты для достижения противоракового эффекта», — говорит Чех. . Препятствует ли лекарство сборке теломеразы?
Мешает ли теломераза перемещаться рядом с теломерами? Это предотвращает зондирование? Помешает ли это теломеразе найти конец теломер?
«Знание того, где лекарство блокирует способность теломеразы удлинять теломеры, может иметь широкое применение при различных формах рака», — говорит Чех.