Vědci nacházejí instrukce v odpadní DNA

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Ruští molekulární biologové zjistili, že nevyžádaná DNA na koncích chromozomů obsahuje instrukce pro syntézu proteinu, který pomáhá buňkám neumírat na stres. Jejich zjištění byly prezentovány v časopise Nucleic Acids Research.

"Tento protein je zajímavý, protože se nachází v RNA, která byla dříve považována za nekódující, jednoho z" pomocníků " telomerázy. Zjistili jsme, že může mít i jinou funkci, pokud není v buněčném jádře, ale v její cytoplazmě Telomeráza může vědcům přiblížit vytvoření „elixíru mládí“a pomoci v boji proti rakovině,“řekla Maria Rubcovová z Moskevské státní univerzity Lomonosova, o jejíchž slovech informuje tisková služba univerzity.

Klíč k nesmrtelnosti

Buňky embrya a embryonální kmenové buňky jsou z hlediska biologie prakticky nesmrtelné - mohou žít téměř neomezeně v adekvátním prostředí a neomezeně se dělit. Naproti tomu buňky v těle dospělého po 40–50 cyklech dělení postupně ztrácejí schopnost se dělit a vstupují do fáze stárnutí, což pravděpodobně snižuje šance na rozvoj rakoviny.

Tyto rozdíly jsou způsobeny tím, že každé dělení „dospělých“buněk vede ke zkrácení délky jejich chromozomů, jejichž konce jsou označeny speciálními opakujícími se segmenty, tzv. telomerami. Když se telomery stanou příliš malými, buňka „odstoupí“a přestane se podílet na životě těla.

To se nikdy nestane v embryonálních a rakovinných buňkách, protože jejich telomery se s každým dělením obnovují a prodlužují díky speciálním telomerasovým enzymům. Geny odpovědné za sestavení těchto proteinů jsou v dospělých buňkách vypnuty a vědci v posledních letech aktivně přemýšlejí o tom, zda je možné prodloužit život člověka jejich násilným zapnutím nebo vytvořením umělé analogie telomeráz..

Rubtsová a její kolegové dlouhodobě zkoumají, jak fungují „přirozené“telomerázy u lidí a dalších savců. Nedávno je zajímalo, proč běžné buňky v těle, kde tento protein nefunguje, z nějakého důvodu syntetizují velké množství jednoho z jeho pomocníků, krátké molekuly RNA zvané TERC.

Tato sekvence asi 450 „genetických písmen“, vysvětluje biolog, byla dříve považována za běžnou část „nevyžádané DNA“, kterou telomeráza kopíruje a přidává na konce chromozomů. Z tohoto důvodu vědci nevěnovali příliš pozornosti struktuře TERC a možným rolím tohoto fragmentu genomu v životě buněk.

Skrytý asistent

Při analýze struktury této RNA v lidských rakovinných buňkách si tým Rubtsové všiml, že uvnitř je speciální nukleotidová sekvence, která obvykle označuje začátek molekuly proteinu. Po nalezení takového zvláštního „kousku“biologové zkontrolovali, zda existují analogy v buňkách jiných savců.

Ukázalo se, že byly přítomny v DNA koček, koní, myší a mnoha dalších zvířat a jejich struktura tohoto fragmentu v genomu každého z těchto zvířat se shodovala asi z poloviny. To vedlo genetiky k myšlence, že uvnitř TERC nebyly nesmyslné fragmenty starověkých genů, ale zcela „živý“protein.

Testovali tuto myšlenku vložením dalších kopií této RNA do DNA stejných rakovinných buněk a přiměli je aktivněji číst takové oblasti. Vědci navíc provedli sérii podobných experimentů na E. coli, v jehož genomu nejsou žádné „klasické“chromozomy a telomerázy.

Ukázalo se, že telomerasová RNA byla ve skutečnosti zodpovědná za syntézu speciálních proteinových molekul hTERP, které se skládaly pouze z 121 aminokyselin. Jeho zvýšená koncentrace v rakovinných buňkách a mikrobech, jak ukázaly další experimenty, je chránila před různými typy buněčného stresu a zachránila jim život v případě přehřátí, nedostatku potravy nebo výskytu toxinů.

Důvodem toho, jak Rubtsová a její kolegové později zjistili, bylo to, že hTERP urychluje proces „zpracování“zbytků proteinů, RNA a dalších molekul v lysozomech, hlavních „spalovačích“buňky. To je současně chrání před smrtí a výrazně snižuje šance na mutace a rozvoj rakoviny.

Další experimenty nám podle genetiků pomohou pochopit, jak se telomeráza a hTERP vzájemně ovlivňují a jak je lze využít k vytvoření jakéhosi „elixíru mládí“, který je z hlediska onkologie bezpečný.