Οι επιστήμονες βρίσκουν οδηγίες στο παλιό DNA

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Ρώσοι μοριακοί βιολόγοι ανακάλυψαν ότι το ανεπιθύμητο DNA στα άκρα των χρωμοσωμάτων περιέχει οδηγίες για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης που βοηθά τα κύτταρα να μην πεθαίνουν από το στρες. Τα ευρήματά τους παρουσιάστηκαν στο περιοδικό Nucleic Acids Research.

"Αυτή η πρωτεΐνη είναι ενδιαφέρουσα γιατί βρίσκεται στο RNA, το οποίο παλαιότερα θεωρούνταν μη κωδικοποιητικό, ένας από τους "βοηθούς" της τελομεράσης. Ανακαλύψαμε ότι μπορεί να έχει άλλη λειτουργία εάν δεν βρίσκεται στον πυρήνα του κυττάρου, αλλά στο κυτταρόπλασμά του Η τελομεράση μπορεί να φέρει τους επιστήμονες πιο κοντά στη δημιουργία του «ελιξιρίου της νεότητας» και να βοηθήσει στην καταπολέμηση του καρκίνου», δήλωσε η Μαρία Ρούμπτσοβα από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας Lomonosov, τα λόγια της οποίας αναφέρονται από την υπηρεσία Τύπου του πανεπιστημίου.

Το κλειδί της αθανασίας

Τα κύτταρα του εμβρύου και τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα είναι ουσιαστικά αθάνατα από τη σκοπιά της βιολογίας - μπορούν να ζήσουν σχεδόν απεριόριστα σε ένα κατάλληλο περιβάλλον και να διαιρεθούν απεριόριστες φορές. Αντίθετα, τα κύτταρα στο σώμα ενός ενήλικα χάνουν σταδιακά την ικανότητά τους να διαιρούνται μετά από 40-50 κύκλους διαίρεσης, μπαίνοντας στη φάση της γήρανσης, γεγονός που πιθανώς μειώνει τις πιθανότητες εμφάνισης καρκίνου.

Αυτές οι διαφορές οφείλονται στο γεγονός ότι κάθε διαίρεση των «ενήλικων» κυττάρων οδηγεί σε μείωση του μήκους των χρωμοσωμάτων τους, τα άκρα των οποίων σημειώνονται με ειδικά επαναλαμβανόμενα τμήματα, τα λεγόμενα τελομερή. Όταν τα τελομερή γίνονται πολύ μικρά, το κύτταρο «αποσύρεται» και παύει να συμμετέχει στη ζωή του σώματος.

Αυτό δεν συμβαίνει ποτέ σε εμβρυϊκά και καρκινικά κύτταρα, αφού τα τελομερή τους ανανεώνονται και επιμηκύνονται με κάθε διαίρεση λόγω ειδικών ενζύμων τελομεράσης. Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη συναρμολόγηση αυτών των πρωτεϊνών απενεργοποιούνται στα ενήλικα κύτταρα και τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες σκέφτονται ενεργά εάν είναι δυνατόν να παραταθεί η ζωή ενός ατόμου ενεργοποιώντας τα με τη βία ή δημιουργώντας ένα τεχνητό ανάλογο τελομεράσης.

Η Rubtsova και οι συνεργάτες της μελετούν εδώ και καιρό πώς λειτουργούν οι «φυσικές» τελομεράσες στον άνθρωπο και σε άλλα θηλαστικά. Πρόσφατα, τους ενδιέφερε γιατί τα συνηθισμένα κύτταρα στο σώμα, όπου αυτή η πρωτεΐνη δεν λειτουργεί, για κάποιο λόγο συνθέτουν μεγάλες ποσότητες ενός από τους βοηθούς του, ενός μικρού μορίου RNA που ονομάζεται TERC.

Αυτή η ακολουθία των περίπου 450 «γενετικών γραμμάτων», εξηγεί ο βιολόγος, προηγουμένως πιστευόταν ότι είναι ένα κοινό κομμάτι «σκουπιδιώματος DNA» που η τελομεράση αντιγράφει και προσθέτει στα άκρα των χρωμοσωμάτων. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες δεν έδωσαν ιδιαίτερη προσοχή στη δομή του TERC και στους πιθανούς ρόλους αυτού του τμήματος του γονιδιώματος στη ζωή των κυττάρων.

Κρυφός βοηθός

Αναλύοντας τη δομή αυτού του RNA στα ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, η ομάδα της Rubtsova παρατήρησε ότι υπάρχει μια ειδική αλληλουχία νουκλεοτιδίων μέσα σε αυτό, η οποία συνήθως σηματοδοτεί την αρχή ενός μορίου πρωτεΐνης. Έχοντας βρει ένα τόσο περίεργο "κομμάτι", οι βιολόγοι έλεγξαν αν υπάρχουν ανάλογα στα κύτταρα άλλων θηλαστικών.

Αποδείχθηκε ότι υπήρχαν στο DNA γατών, αλόγων, ποντικιών και πολλών άλλων ζώων και η δομή τους αυτού του θραύσματος στο γονιδίωμα καθενός από αυτά τα ζώα συνέπιπτε κατά το ήμισυ περίπου. Αυτό οδήγησε τους γενετιστές στην ιδέα ότι μέσα στο TERC δεν υπήρχαν ανούσια θραύσματα αρχαίων γονιδίων, αλλά μια εντελώς «ζωντανή» πρωτεΐνη.

Δοκίμασαν αυτή την ιδέα εισάγοντας επιπλέον αντίγραφα αυτού του RNA στο DNA των ίδιων καρκινικών κυττάρων και κάνοντάς τα να διαβάζουν πιο ενεργά τέτοιες περιοχές. Επιπλέον, οι επιστήμονες διεξήγαγαν μια σειρά από παρόμοια πειράματα στο E. coli, στο γονιδίωμα του οποίου δεν υπάρχουν «κλασικά» χρωμοσώματα και τελομεράσες.

Αποδείχθηκε ότι το RNA της τελομεράσης ήταν στην πραγματικότητα υπεύθυνο για τη σύνθεση ειδικών πρωτεϊνικών μορίων, hTERP, τα οποία αποτελούνταν μόνο από 121 αμινοξέα. Η αυξημένη συγκέντρωσή του σε καρκινικά κύτταρα και μικρόβια, όπως έδειξαν περαιτέρω πειράματα, τα προστάτεψε από διάφορα είδη κυτταρικού στρες, σώζοντάς τους τη ζωή σε περίπτωση υπερθέρμανσης, έλλειψης τροφής ή εμφάνισης τοξινών.

Ο λόγος για αυτό, όπως ανακάλυψαν αργότερα η Rubtsova και οι συνεργάτες της, ήταν ότι το hTERP επιταχύνει τη διαδικασία «επεξεργασίας» αποκομμάτων πρωτεϊνών, RNA και άλλων μορίων στα λυσοσώματα, τους κύριους «αποτεφρωτές» του κυττάρου. Αυτό τα προστατεύει ταυτόχρονα από το θάνατο και μειώνει σημαντικά τις πιθανότητες μεταλλάξεων και την ανάπτυξη καρκίνου.

Περαιτέρω πειράματα, σύμφωνα με γενετιστές, θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε πώς η τελομεράση και το hTERP αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ενός είδους «ελιξιρίου νεότητας» που είναι ασφαλές από την άποψη της ογκολογίας.