В настоящее время наблюдается рост числа разного рода болезней. Определенный процент при этом составляют рак. Из-за повышенного загрязнения окружающей среды развиваются предпосылки к прежждевременному старениию организма.
Сегодня я хочу Вам рассказать о ферменте, изучение которого поможет найти способ лечения этих серьезных недугов.
Фермент под названием теломераза играет важную роль в старении и большинстве онкологических заболеваний, но до недавнего времени многие аспекты структуры фермента не были четко видны. Теперь ученые сделали снимки теломеразы в гораздо более высоком разрешении, чем когда-либо ранее, что дало им новые важные сведения об этом ферменте. Их результаты в конечном счете могут привести к появлению новых направлений в лечении рака и профилактике преждевременного старения.
Многие детали, о которых ученые могли только догадываться раньше, теперь могут быть увидены однозначно, что дает теперь понимание того, где взаимодействуют различные компоненты теломеразы. Если теломеразу сравнивать с кошкой, то раньше исследователи могли видеть ее общий контур и расположение конечностей, а теперь они могут видеть глаза, усы, хвост и пальцы лап.
В исследовании приняли участие эксперты в области структурной биологии, биохимии и биофизики, а также специалисты по широкому спектру передовых методов исследования. Основная задача теломеразы заключается в поддержании ДНК в теломерах, конструкциях на концах наших хромосом, которые действуют как пластиковые наконечники на концах шнурков. Когда теломераза не активна, каждый раз, когда наши клетки делятся, теломеры становятся короче. Когда это происходит долго, теломеры становятся настолько короткими, что клетки перестают делиться или умирают.
С другой стороны, клетки с аномально активной теломеразой могут постоянно восстанавливать свои защитные хромосомные колпачки и становиться бессмертными. Сделать клетки бессмертными может показаться многообещающей перспективой, но на самом деле это вредно, потому что ошибки ДНК накапливаются со временем, что наносит ущерб клеткам.
Теломераза особенно активна в раковых клетках, что делает их бессмертными и позволяет раку расти и распространяться. Ученые считают, что контроль длины теломер в раковых клетках может быть одним из способов предотвращения их размножения. Когда ученые начали свои исследования теломеразы чуть более десяти лет назад, они просто хотели узнать, как работает теломераза; борьба с раком и замедление процесса старения даже не были в мыслях.
Данные исследования могут сделать эти вещи достижимыми, даже если они не были основными целями ученых. Никогда не знаешь, куда пойдут фундаментальные исследования. Когда были обнаружены теломераза и теломеры, никто не знал, какое влияние окажут эти исследования. Ученые задались вопросом: "Как поддерживаются концы наших хромосом?" Они знали, что в клетке должна быть какая-то активность, которая делает это.
Ранние исследования показали, что теломераза была ответственна за эту деятельность, но это исследование не связывало теломеразу с раком и не давало информации о его структурной биологии. Исследование проводилось с использованием крошечных одноклеточных микроорганизмов под названием Tetrahymena thermophila, которые обычно встречаются в пресноводных водоёмах.
С тех пор ученые заполняют кусочки головоломки теломеразы, также используя Tetrahymena. Их последние исследования показали, что теломераза микроорганизма больше похожа на теломеразу человека, чем считалось ранее.
Это первый случай, когда целая теломераза, непосредственно изолированная от естественного рабочего места, визуализируется с субнанометрическим разрешением и все компоненты идентифицируются в структуре (Нанометр эквивалентен миллиардной части метра.)
Группа ученых выдвинула нескольео новых идей.
Ученые считали, что теломераза содержит восемь субъединиц: семь белков и ДНК. Но были обнаружены еще два белка, Teb2 и Teb3, которые повышают активность теломеразы. Это был знаменательный момент, потому что они были первыми в мире, кто узнал об этих новых белках. Команда исследователей знала, что цепочка ДНК взаимодействует с белками, но не знала, где именно она взаимодействует.
Новое исследование показало, что внутри "каталитического ядра" фермента, образованного ДНК и белками-партнерами TERT и p65, ДНК образует кольцо вокруг пончикообразного белка TERT. Ранее ученые знали, что теломераза содержит три белка - р75, р45 и р19, но их структура и функции были плохо изучены.
Новое исследование выявило структуру белков и показало, что они похожи на белки, встречающиеся в теломерах человека. Исследователи показали, что ключевой белок под названием p50 взаимодействует с несколькими компонентами теломеразы, включая TERT, Teb1 и p75, и эта сеть и взаимодействий имеет важное значение для функционирования теломеразы.
Каталитическое ядро фермента Tetrahymena, в котором происходит большая часть активности теломеразы, является близким аналогом каталитического ядра в ферменте человека. Но ранее было неизвестно, имеют ли другие белки человеческие аналоги.
Оказывается, почти все, если не все, протеины теломеразы в Tetrahymena имеют схожие белки в организме человека. Теперь возможно использовать разработанную модельную систему, чтобы узнать больше о том, как теломераза взаимодействует с теломерами.
Ученые работают над тем, чтобы заполнить еще больше деталей головоломки теломеразы. Их исследования могут привести к разработке фармацевтических препаратов, нацеленных на конкретные подразделения теломеразы и нарушающих взаимодействие между белками.
Глубокое понимание, как работает теломераза, позволит иметь много возможностей для лечения заболеваний.
Среди технологий, которые использовали исследователи для получения революционных изображений, были криоэлектронные микроскопы UCLA. Использовались ядерно-магнитно-резонансная спектроскопия, рентгеновская кристаллография, масс-спектрометрия и биохимические методы.
Вот так фермент может способствовать спасению человечества от неизлечимых заболеваний. Если Вам понравилась данная статья, ставьте лайк, подписывайтесь на канал, а я буду прродолжать писать статьи на интересные темы.