Биологи из России раскрыли секрет фермента "бессмертия и старения"
Российские и европейские биологи выяснили, как работает "сердце" теломеразы - фермента, включение которого в организме взрослого человека может сделать его клетки бессмертными, говорится в статье, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research.
"Эти данные приближают нас к пониманию строения, функционирования и регуляции теломеразы. В будущем, они могут быть использованы для создания препаратов, которые будут как повышать активность теломеразы и увеличивать продолжительности жизни клеток, так и понижать ее для того, чтобы лишать раковых клеток бессмертия", - отмечает Елена Родина, биохимик из МГУ.
Клетки зародыша и эмбриональные стволовые клетки являются фактически бессмертными с точки зрения биологии - они могут жить практически неограниченно долго в адекватной среде обитания, и делиться неограниченное число раз. В противоположность этому, клетки тела взрослого человека постепенно теряют способность делиться через 40-50 циклов деления, вступая в фазу старения.
Эти различия связаны с тем, что каждое деление "взрослых" клеток приводит к сокращению длины их хромосом, концевые участки которых помечены специальными повторяющимися сегментами, так называемыми теломерами. Когда теломер становится слишком мало, клетка уходит "на пенсию" и прекращает участвовать в жизни организма, что предположительно защищает его от развития рака.
Как объясняют Родина и ее коллеги, в эмбриональных и раковых клетках этого никогда не происходит, так как их теломеры обновляются и удлиняются при каждом делении благодаря особым ферментам-теломеразам. Гены, отвечающие за сборку этих белков, "выключены" во взрослых клетках, и в последние годы ученые активно думают о том, нельзя ли продлить жизнь человеку, принудительно включив их или создав искусственный аналог теломераз.
Биологи и химики из МГУ, МФТИ и ряда российских и европейских исследовательских центров сделали первый шаг к решению этой задачи, изучив структуру центральной части этого фермента и выяснив, как он взаимодействует с молекулами РНК и ДНК при удлинении теломер в одиночных клетках дрожжей.
Как показали опыты российских ученых, данный белок похож по принципам своей работы на своеобразный "ксерокс". Он считывает одиночный "образец", молекулу РНК, и копирует ее на другие листы "бумаги", ДНК будущей клетки, и затем склеивает новые копии между собой.
Ключевой частью этого процесса и всей теломеразы в целом, по словам биологов, является один из ее участков, получивший имя TEN. Как предполагают ученые, данная часть белка играет роль своеобразного контролера. Она следит за длиной теломер, определяя их начало и конец по особым последовательностям "букв"-нуклеотидов, а также отвечает за их присоединение к общей нити ДНК и запуск сборки следующего участка.
Что интересно, структура TEN почти не различается для большинства многоклеточных существ, что говорит о том, что эта часть белка играет критически важную роль в их эволюции на протяжении последних 500 миллионов лет. Как надеются ученые, дальнейшее изучение теломераз дрожжей, работающих постоянно, и их сравнение с аналогичными ферментами человека, поможет нам понять, почему эти белки отключены в наших клетках и подобрать "ключ" к управлению их активностью.
