Oamenii de știință găsesc instrucțiuni în ADN-ul nedorit

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Biologii moleculari ruși au descoperit că ADN-ul nedorit de la capetele cromozomilor conține instrucțiuni pentru sintetizarea unei proteine care ajută celulele să nu moară din cauza stresului. Descoperirile lor au fost prezentate în revista Nucleic Acids Research.

„Această proteină este interesantă pentru că se găsește în ARN, care anterior era considerat necodant, unul dintre „ajutoarele” telomerazei. Am descoperit că poate avea altă funcție dacă nu se află în nucleul celulei, ci în citoplasma acesteia..telomeraza îi poate apropia pe oamenii de știință de crearea „elixirului tinereții” și poate ajuta în lupta împotriva cancerului”, a spus Maria Rubtsova de la Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, ale cărei cuvinte sunt raportate de serviciul de presă al universității.

Cheia nemuririi

Celulele embrionului și celulele stem embrionare sunt practic nemuritoare din punct de vedere al biologiei - pot trăi aproape la nesfârșit într-un mediu adecvat și se pot împărți de un număr nelimitat de ori. În schimb, celulele din corpul unui adult își pierd treptat capacitatea de a se diviza după 40-50 de cicluri de diviziune, intrând în faza de îmbătrânire, ceea ce probabil reduce șansele de a dezvolta cancer.

Aceste diferențe se datorează faptului că fiecare diviziune a celulelor „adulte” duce la o reducere a lungimii cromozomilor lor, ale căror capete sunt marcate cu segmente repetate speciale, așa-numiții telomeri. Când telomerii devin prea mici, celula „se retrage” și încetează să mai participe la viața corpului.

Acest lucru nu se întâmplă niciodată în celulele embrionare și canceroase, deoarece telomerii lor sunt reînnoiți și prelungiți cu fiecare diviziune datorită enzimelor speciale de telomerază. Genele responsabile pentru asamblarea acestor proteine sunt dezactivate în celulele adulte, iar în ultimii ani, oamenii de știință s-au gândit în mod activ dacă este posibil să se prelungească viața unei persoane pornindu-le forțat sau creând un analog artificial al telomerazelor..

Rubtsova și colegii ei au studiat de mult modul în care funcționează telomerazele „naturale” la oameni și la alte mamifere. Recent, ei s-au interesat de ce celulele obișnuite din organism, unde această proteină nu funcționează, din anumite motive sintetizează cantități mari dintr-unul dintre asistenții săi, o moleculă scurtă de ARN numită TERC.

Această secvență de aproximativ 450 de „litere genetice”, explică biologul, se credea anterior a fi o bucată comună de „ADN nedorit” pe care telomeraza o copiază și se adaugă la capetele cromozomilor. Din acest motiv, oamenii de știință nu au acordat prea multă atenție structurii TERC și posibilelor roluri ale acestui fragment al genomului în viața celulelor.

Asistent ascuns

Analizând structura acestui ARN în celulele canceroase umane, echipa Rubtsova a observat că în interiorul acestuia există o secvență specială de nucleotide, care marchează de obicei începutul unei molecule de proteine. După ce au găsit o „piesă” atât de curioasă, biologii au verificat dacă există analogi în celulele altor mamifere.

S-a dovedit că au fost prezenți în ADN-ul pisicilor, cailor, șoarecilor și multor alte animale, iar structura lor a acestui fragment din genomul fiecăruia dintre aceste animale a coincis cu aproximativ jumătate. Acest lucru i-a condus pe geneticieni la ideea că în interiorul TERC nu existau fragmente fără sens de gene antice, ci o proteină complet „vie”.

Ei au testat această idee inserând copii suplimentare ale acestui ARN în ADN-ul acelorași celule canceroase și făcându-le să citească mai activ astfel de regiuni. În plus, oamenii de știință au efectuat o serie de experimente similare pe E. coli, în al cărui genom nu există cromozomi și telomeraze „clasice”.

S-a dovedit că ARN-ul telomerazei era de fapt responsabil pentru sinteza moleculelor speciale de proteine, hTERP, care consta din doar 121 de aminoacizi. Concentrația sa crescută în celulele canceroase și microbi, după cum au arătat experimentele ulterioare, le-a protejat de diferite tipuri de stres celular, salvându-le viețile în caz de supraîncălzire, lipsă de hrană sau apariția toxinelor.

Motivul pentru aceasta, după cum au aflat mai târziu Rubtsova și colegii ei, a fost că hTERP accelerează procesul de „procesare” a resturilor de proteine, ARN și alte molecule din lizozomi, principalele „incineratoare” ale celulei. Acest lucru îi protejează simultan de moarte și reduce semnificativ șansele de mutații și de dezvoltare a cancerului.

Experimentele ulterioare, potrivit geneticienilor, ne vor ajuta să înțelegem cum telomeraza și hTERP interacționează între ele și cum pot fi folosite pentru a crea un fel de „elixir al tinereții” care este sigur din punctul de vedere al oncologiei.