Naučnici pronalaze upute u otpadnoj DNK

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Ruski molekularni biolozi otkrili su da otpadna DNK na krajevima hromozoma sadrži upute za sintezu proteina koji pomaže stanicama da ne umru od stresa. Njihovi nalazi su predstavljeni u časopisu Nucleic Acids Research.

"Ovaj protein je zanimljiv jer se nalazi u RNK, koja se ranije smatrala nekodirajućom, jednom od "pomoćnika" telomeraze. Otkrili smo da može imati i drugu funkciju ako nije u jezgru ćelije, već u njenoj citoplazmi. Telomeraza može približiti naučnike stvaranju "eliksira mladosti" i pomoći u borbi protiv raka", rekla je Marija Rubcova sa Moskovskog državnog univerziteta Lomonosov, čije riječi prenosi pres služba univerziteta.

Ključ besmrtnosti

Ćelije embrija i embrionalne matične ćelije su praktično besmrtne sa stanovišta biologije - mogu živjeti gotovo neograničeno u adekvatnom okruženju, i dijeliti se neograničen broj puta. Nasuprot tome, ćelije u tijelu odrasle osobe postepeno gube sposobnost dijeljenja nakon 40-50 ciklusa diobe, ulazeći u fazu starenja, što vjerovatno smanjuje šanse za razvoj raka.

Ove razlike nastaju zbog činjenice da svaka dioba "odraslih" stanica dovodi do smanjenja dužine njihovih hromozoma, čiji su krajevi označeni posebnim segmentima koji se ponavljaju, takozvanim telomerima. Kada telomeri postanu premali, ćelija se "povlači" i prestaje da učestvuje u životu tela.

To se nikada ne dešava u embrionalnim ćelijama i ćelijama raka, jer se njihove telomere obnavljaju i produžavaju sa svakom deobom zahvaljujući posebnim enzima telomeraze. Geni odgovorni za sklapanje ovih proteina isključeni su u odraslim ćelijama, a posljednjih godina znanstvenici aktivno razmišljaju o tome da li je moguće produžiti život osobe nasilnim uključivanjem ili stvaranjem umjetnog analoga telomeraza.

Rubcova i njene kolege dugo proučavaju kako funkcionišu "prirodne" telomeraze kod ljudi i drugih sisara. Nedavno ih je zanimalo zašto obične ćelije u tijelu, gdje ovaj protein ne radi, iz nekog razloga sintetiziraju velike količine jednog od svojih pomoćnika, kratkog RNK molekula zvanog TERC.

Ovaj niz od oko 450 "genetskih slova", objašnjava biolog, ranije se smatrao uobičajenim komadom "smeće DNK" koji telomeraza kopira i dodaje na krajeve hromozoma. Iz tog razloga, naučnici nisu obraćali mnogo pažnje na strukturu TERC-a i moguće uloge ovog fragmenta genoma u životu ćelija.

Skriveni asistent

Analizirajući strukturu ove RNK u ljudskim ćelijama raka, Rubcovin tim je uočio da se unutar nje nalazi posebna nukleotidna sekvenca, koja obično označava početak proteinske molekule. Nakon što su pronašli tako neobičan "komad", biolozi su provjerili postoje li analogi u ćelijama drugih sisara.

Ispostavilo se da su oni prisutni u DNK mačaka, konja, miševa i mnogih drugih životinja, a njihova struktura ovog fragmenta u genomu svake od ovih životinja poklopila se otprilike upola. To je genetičare dovelo do ideje da unutar TERC-a ne postoje besmisleni fragmenti drevnih gena, već potpuno "živi" protein.

Testirali su ovu ideju tako što su ubacili dodatne kopije ove RNK u DNK istih ćelija raka i natjerali ih da aktivnije čitaju takve regije. Uz to, naučnici su izveli niz sličnih eksperimenata na E. coli, u čijem genomu nema "klasičnih" hromozoma i telomeraza.

Pokazalo se da je RNK telomeraze zapravo odgovorna za sintezu posebnih proteinskih molekula, hTERP, koji se sastojao od samo 121 aminokiseline. Njegova povećana koncentracija u ćelijama raka i mikrobima, kako su pokazali dalji eksperimenti, štitila ih je od raznih vrsta ćelijskog stresa, spašavajući im živote u slučaju pregrijavanja, nedostatka hrane ili pojave toksina.

Razlog za to je, kako su Rubcova i njene kolege kasnije otkrile, bio taj što hTERP ubrzava proces "obrade" ostataka proteina, RNK i drugih molekula u lizosomima, glavnim "spaljivačima" ćelije. To ih istovremeno štiti od smrti i značajno smanjuje šanse za mutacije i razvoj raka.

Daljnji eksperimenti, prema genetičarima, pomoći će nam da shvatimo kako telomeraza i hTERP međusobno djeluju i kako se mogu koristiti za stvaranje svojevrsnog "eliksira mladosti" koji je siguran sa stajališta onkologije.