Vedci nachádzajú pokyny v odpadovej DNA

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Ruskí molekulárni biológovia zistili, že odpadová DNA na koncoch chromozómov obsahuje návod na syntézu proteínu, ktorý pomáha bunkám neumierať na stres. Ich zistenia boli prezentované v časopise Nucleic Acids Research.

"Tento proteín je zaujímavý, pretože sa nachádza v RNA, ktorá bola predtým považovaná za nekódujúcu, jedného z "pomocníkov" telomerázy. Zistili sme, že môže mať inú funkciu, ak nie je v jadre bunky, ale v jej cytoplazme. Telomeráza môže vedcom priblížiť vytvorenie „elixíru mladosti“a pomôcť v boji proti rakovine,“povedala Maria Rubcovová z Lomonosovovej Moskovskej štátnej univerzity, o ktorej slovách informuje tlačová služba univerzity.

Kľúč k nesmrteľnosti

Bunky embrya a embryonálne kmeňové bunky sú z hľadiska biológie prakticky nesmrteľné - môžu žiť takmer neobmedzene v primeranom prostredí a deliť sa neobmedzene veľakrát. Na rozdiel od toho bunky v tele dospelého človeka po 40-50 deliacich cykloch postupne strácajú svoju schopnosť deliť sa a vstupujú do fázy starnutia, čo pravdepodobne znižuje šance na rozvoj rakoviny.

Tieto rozdiely sú spôsobené tým, že každé delenie „dospelých“buniek vedie k zníženiu dĺžky ich chromozómov, ktorých konce sú označené špeciálnymi opakujúcimi sa segmentmi, takzvanými telomérmi. Keď sú teloméry príliš malé, bunka "odíde" a prestane sa podieľať na živote tela.

V embryonálnych a rakovinových bunkách sa to nikdy nestane, pretože ich teloméry sa pri každom delení obnovujú a predlžujú vďaka špeciálnym telomerázovým enzýmom. Gény zodpovedné za zostavenie týchto proteínov sú v dospelých bunkách vypnuté a v posledných rokoch vedci aktívne uvažujú o tom, či je možné predĺžiť život človeka ich násilným zapnutím alebo vytvorením umelého analógu telomeráz..

Rubtsová a jej kolegovia dlhodobo skúmajú, ako fungujú „prirodzené“telomerázy u ľudí a iných cicavcov. Nedávno ich zaujímalo, prečo bežné bunky v tele, kde tento proteín nefunguje, z nejakého dôvodu syntetizujú veľké množstvá jedného z jeho pomocníkov, krátkej molekuly RNA s názvom TERC.

Táto sekvencia asi 450 „genetických písmen“, vysvetľuje biológ, sa predtým považovala za bežný kus „odpadovej DNA“, ktorú telomeráza kopíruje a pridáva na konce chromozómov. Z tohto dôvodu vedci nevenovali veľkú pozornosť štruktúre TERC a možným úlohám tohto fragmentu genómu v živote buniek.

Skrytý asistent

Pri analýze štruktúry tejto RNA v ľudských rakovinových bunkách si tím Rubtsovej všimol, že v nej je špeciálna nukleotidová sekvencia, ktorá zvyčajne označuje začiatok molekuly proteínu. Po nájdení takého kuriózneho „kúsku“biológovia skontrolovali, či existujú analógy v bunkách iných cicavcov.

Ukázalo sa, že boli prítomné v DNA mačiek, koní, myší a mnohých ďalších zvierat a ich štruktúra tohto fragmentu v genóme každého z týchto zvierat sa zhodovala asi na polovicu. To priviedlo genetikov k myšlienke, že vo vnútri TERC neboli nezmyselné fragmenty starovekých génov, ale úplne „živý“proteín.

Testovali túto myšlienku vložením ďalších kópií tejto RNA do DNA tých istých rakovinových buniek a umožnili im aktívnejšie čítať takéto oblasti. Vedci navyše vykonali sériu podobných experimentov na E. coli, v ktorej genóme sa nenachádzajú žiadne „klasické“chromozómy a telomerázy.

Ukázalo sa, že telomerázová RNA bola v skutočnosti zodpovedná za syntézu špeciálnych proteínových molekúl hTERP, ktoré pozostávali len zo 121 aminokyselín. Jeho zvýšená koncentrácia v rakovinových bunkách a mikróboch, ako ukázali ďalšie experimenty, ich chránila pred rôznymi druhmi bunkového stresu a zachránila im život v prípade prehriatia, nedostatku potravy alebo objavenia sa toxínov.

Dôvodom, ako neskôr zistili Rubtsová a jej kolegovia, bolo, že hTERP urýchľuje proces „spracovania“zvyškov bielkovín, RNA a iných molekúl v lyzozómoch, hlavných „spaľovačoch“bunky. To ich súčasne chráni pred smrťou a výrazne znižuje šance na mutácie a rozvoj rakoviny.

Ďalšie experimenty nám podľa genetikov pomôžu pochopiť, ako telomeráza a hTERP na seba vzájomne pôsobia a ako z nich možno vytvoriť akýsi „elixír mladosti“, ktorý je z hľadiska onkológie bezpečný.