Рак, возрастные и многие другие заболевания тесно связаны с ферментом теломеразой. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California) изучили его структуру и функции. Результаты помогут разработать препараты, нацеленные на определенные участки этого фермента. Они сообщили о самой точной детализации структуры теломеразы и о том, что впервые смогли зафиксировать ее в процессе восстановления теломер.
Основной функцией теломеразы является сохранение длины ДНК в теломерах – структурах на концах хромосом человека. Каждое деление клетки приводит к укорочению теломер. Если теломераза не выполняет свои функции, теломеры в конечном итоге становятся настолько короткими, что клетки перестают делиться или погибают. Это составная часть естественного процесса старения
Клетки с аномально активной теломеразой могут непрерывно восстанавливать теломеры и функционировать бесконечно долго. Со временем это становится опасным, потому что ошибки ДНК накапливаются и повреждают клетки. Теломераза особенно активна в раковых клетках, она позволяет раку расти и распространяться.
Исследователи под руководством профессора Джулл Фелгон (Jull Felgon) использовали для детального изучения Tetrahymena thermophila – одноклеточный организм вида инфузорий, которые обычно встречаются в пресноводных водоемах. Компоненты теломеразы тетрахимен относительно хорошо известны.
Каталитическое ядро теломеразы состоит из обратной транскриптазы теломеразной РНК. Обратная транскриптаза имеет в своей структуре четыре основные единицы и несколько субъединиц. Ученые обнаружили крупную, ранее не изученную субъединицу TRAP.
Обратная транскриптаза использует теломеразную РНК для создания ДНК. В то время как другие обратные транскриптазы могут копировать любую произвольную последовательность РНК, обратная транскриптаза теломеразы копирует только собственную шестинуклеотидную последовательность (у позвоночных – TTAGGG) и повторяет ее много раз, собирая длинную цепь ДНК. TRAP играет важную роль в добавлении фрагментов ДНК к концам хромосом, чтобы они не укорачивались после каждого деления клетки.
Структура, форма и значение TRAP, а также зоны РНК, с которыми он взаимодействует, описаны впервые.
В исследовании, проведенном группой Фелгон в 2015 году, была идентифицирована крупная единица TEN в составе теломеразы. Теперь они сообщают о структурах TEN и TRAP и о том, как они взаимодействуют друг с другом и с теломеразной РНК.
Впервые исследователи смогли уловить теломеразу в процессе сборки ДНК. Они захватили теломеразу сразу же после того, как она добавила нуклеотид к растущей цепочке ДНК в каталитическом ядре.
Каждое из описанных в статье взаимодействий может быть мишенью для достижения разной цели: снижения (при раке) или повышения (при возрастных заболеваниях) активности теломеразы, которая является уникальным и очень тонким ферментом многих организмов.
Статья J. Jiang et al. Structure of Telomerase with Telomeric DNA опубликована в журнале Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UCLA Newsroom: Scientists see inner workings of enzyme telomerase, which plays key roles in aging, cancer.
