Ученые создают самые четкие изображения фермента, который играет ключевую роль в старении и раке: исследования теломеразы могут привести к новым стратегиям лечения болезней.

Теперь ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского университета в Беркли создали изображения теломеразы в гораздо более высоком разрешении, чем когда-либо прежде, что дает им новые важные представления об этом ферменте. Их результаты, опубликованные сегодня в журнале Science, могут в конечном итоге привести к новым направлениям лечения рака и предотвращения преждевременного старения.«Многие детали, о которых мы могли только догадываться раньше, теперь мы можем видеть однозначно, и теперь у нас есть понимание того, где взаимодействуют различные компоненты теломеразы», ??- сказала Джули Фейгон, профессор химии и биохимии в колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и старший автор. исследования. «Если бы теломераза была кошкой, раньше мы могли видеть ее общий контур и расположение конечностей, но теперь мы можем видеть глаза, усы, хвост и пальцы ног».В исследовании приняли участие специалисты в области структурной биологии, биохимии и биофизики, а также по широкому спектру передовых исследовательских методов.

Основная задача теломеразы — поддерживать ДНК в теломерах, структурах на концах наших хромосом, которые действуют как пластиковые наконечники на концах шнурков. Когда теломераза неактивна, каждый раз, когда наши клетки делятся, теломеры становятся короче. Когда это происходит, теломеры в конечном итоге становятся настолько короткими, что клетки перестают делиться или погибают.С другой стороны, клетки с аномально активной теломеразой могут постоянно восстанавливать свои защитные хромосомные крышки и становиться бессмертными.

По словам Фейгона, научного сотрудника Института молекулярной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ассоциированного члена Департамента энергетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, создание бессмертных клеток может показаться многообещающей перспективой, но на самом деле это вредно, потому что ошибки ДНК накапливаются со временем, что приводит к повреждению клеток. Институт геномики и протеомики.Теломераза особенно активна в раковых клетках, что делает их бессмертными и способствует росту и распространению рака.

Ученые считают, что контроль длины теломер в раковых клетках может быть способом предотвратить их размножение.Когда Фейгон начала свои исследования теломеразы чуть более десяти лет назад, она просто хотела узнать, как работает теломераза; борьба с раком и замедление процесса старения даже не были в ее мыслях.

«Наши исследования могут сделать эти вещи достижимыми, даже если они не были нашими целями», — сказала она. «Никогда не знаешь, куда пойдут фундаментальные исследования. Когда были открыты теломераза и теломеры, никто не имел ни малейшего представления о том, какое влияние окажет это исследование.

Вопрос был в том,« Как поддерживаются концы наших хромосом? » Мы знали, что в камере должна быть какая-то активность, которая делает это ».Более раннее исследование, проведенное профессором Калифорнийского университета в Сан-Франциско Элизабет Блэкберн, показало, что за эту активность отвечает теломераза, но исследование не связывало теломеразу с раком и дало мало информации о ее структурной биологии. Исследование проводилось с использованием крошечных одноклеточных микроорганизмов под названием Tetrahymena thermophila, которые обычно встречаются в пресноводных прудах.

Блэкберн получил Нобелевскую премию в 2009 году за это открытие.С тех пор Фейгон и ее коллеги заполняют кусочки головоломки теломеразы, также используя Tetrahymena.

Их последнее исследование показало, что теломераза микроорганизма больше похожа на теломеразу человека, чем считалось ранее.«Это первый раз, когда вся теломераза, непосредственно изолированная от ее естественного рабочего места, была визуализирована с субнанометровым разрешением, и все компоненты идентифицированы в структуре», — сказал Цзянсен Цзян, со-ведущий автор исследования и научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. . (Нанометр эквивалентен одной миллиардной метра.)Среди новых идей команда сообщила:Ученые думали, что теломераза содержит восемь субъединиц: семь белков и РНК.

Но Фейгон и ее коллеги обнаружили два дополнительных белка, Teb2 и Teb3, которые увеличивают активность теломеразы. «Было удивительно знать, что мы были первыми людьми в мире, которые узнали об этих новых белках», — сказала она. «В таких днях и заключается суть научных открытий, и это воодушевляет».Исследовательская группа Фейгона знала, что цепь РНК взаимодействует с белками, но не совсем точно, где она взаимодействует. Новое исследование показало, что внутри «каталитического ядра» фермента, которое образовано РНК и ее белками-партнерами TERT и p65, РНК образует кольцо вокруг белка TERT в форме пончика.Ученые ранее знали, что теломераза содержит три белка, p75, p45 и p19, но их структура и функции были плохо изучены.

Новое исследование идентифицировало структуры белков и показало, что они похожи на белки, обнаруженные в теломерах человека.Исследователи показали, что ключевой белок, называемый p50, взаимодействует с несколькими компонентами теломеразы, включая TERT, Teb1 и p75, и эта сеть взаимодействий имеет важное значение для функции теломеразы.Фейгон знала, что каталитическое ядро ??фермента Tetrahymena, где происходит большая часть активности теломеразы, было близким аналогом каталитического ядра в человеческом ферменте, но ранее она не знала, есть ли у других белков человеческие аналоги.

«Оказывается, что почти все, если не все, белки теломеразы в Tetrahymena имеют аналогичные белки у людей», — сказал Фейгон. «Теперь мы можем использовать нашу модельную систему, чтобы узнать больше о том, как теломераза взаимодействует с теломерами».Фейгон и ее коллеги работают, чтобы заполнить еще больше деталей загадки теломеразы. Их исследования могут привести к разработке фармацевтических препаратов, нацеленных на определенные субъединицы теломеразы и нарушающих взаимодействия между белками.

«Существует огромный потенциал для лечения болезней, если мы глубоко понимаем, как работает теломераза», — сказал Фейгон.Среди технологий, которые исследователи использовали для создания революционных изображений, были криоэлектронные микроскопы UCLA, которые размещены в лаборатории З. Хун Чжоу, директора Центра электронной визуализации наномашин Калифорнийского института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и соавтора книги. бумага. Исследователи также использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса, рентгеновскую кристаллографию, масс-спектрометрию и биохимические методы.Генри Чан, аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, был соавтором статьи.

Другими соавторами UCLA были докторант Дариан Кэш, бывший постдокторант Эдвард Миракко, научный сотрудник Рэйчел Огорзалек Лоо, старший научный сотрудник Дуилио Кашио и аспирант Рид О’Брайен Джонсон, все из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; и аспирантка Калифорнийского университета в Беркли Хизер Аптон. Старшими авторами были Чжоу, профессор биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джозеф Лу и профессор Калифорнийского университета в Беркли Кэтлин Коллинз.

Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения (гранты GM048123, GM071940, GM103479, R01GM054198) и Национальным научным фондом (грант MCB1022379).


9 комментариев к “Ученые создают самые четкие изображения фермента, который играет ключевую роль в старении и раке: исследования теломеразы могут привести к новым стратегиям лечения болезней.”

  1. Максим Никитевич

    Ага, доскакались уже одни..на антимайданах с рэфэрэндумами

  2. Колокольцов Яков

    какая зачетная самовлюбленность. чем-то жириновского напоминает

  3. Мосяков Михаил

    Имею в виду, содержание новости, а не заголовок — заголовки Корра, это отдельная песня

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *