Russische chemici en moleculair biologen hebben ontdekt dat junk-DNA aan de uiteinden van chromosomen instructies bevat voor het synthetiseren van een eiwit dat cellen helpt niet te sterven door stress. Hun bevindingen werden gepresenteerd in het tijdschrift Nucleic Acids Research.
Dit eiwit is interessant omdat het wordt aangetroffen in RNA, dat voorheen als niet-coderend werd beschouwd, een van de "helpers" van telomerase. We ontdekten dat het een andere functie kan hebben als het niet in de celkern zit, maar in het cytoplasma. De studie van alle eigenschappen van telomerase kan wetenschappers dichter bij de creatie van het "elixer van de jeugd" brengen en helpen bij de strijd tegen kanker ", zegt Maria Rubtsova van de Lomonosov Moscow State University, wiens woorden worden gerapporteerd door de persdienst van de universiteit.
De sleutel tot onsterfelijkheid
De cellen van de embryonale en embryonale stamcellen zijn praktisch onsterfelijk vanuit het oogpunt van de biologie - ze kunnen bijna voor onbepaalde tijd leven in een geschikte omgeving en een onbeperkt aantal keren delen. Daarentegen verliezen cellen in het volwassen lichaam geleidelijk hun vermogen om zich te delen na 40-50 delingscycli, waardoor ze de verouderingsfase ingaan, wat vermoedelijk de kans op het ontwikkelen van kanker vermindert.
Deze verschillen zijn te wijten aan het feit dat elke deling van "volwassen" cellen leidt tot een vermindering van de lengte van hun chromosomen, waarvan de uiteinden zijn gemarkeerd met speciale herhalende segmenten, de zogenaamde telomeren. Als er te weinig telomeren zijn, trekt de cel zich terug en stopt met deelnemen aan het leven van het lichaam.
Dit gebeurt nooit in embryonale cellen en kankercellen, aangezien hun telomeren bij elke deling worden vernieuwd en verlengd dankzij speciale enzymen, telomerasen. De genen die verantwoordelijk zijn voor de assemblage van deze eiwitten worden "uitgeschakeld" in volwassen cellen, en de laatste jaren hebben wetenschappers actief nagedacht over de vraag of het mogelijk is om het menselijk leven te verlengen door ze met geweld aan te zetten of door een kunstmatig analoog van telomerasen te creëren.
Rubtsova en haar collega's hebben lang bestudeerd hoe "natuurlijke" telomerasen bij mensen en andere zoogdieren werken. Onlangs vroegen ze zich af waarom gewone cellen in het lichaam, waar dit eiwit niet werkt, om de een of andere reden grote hoeveelheden van een van zijn helpers, een kort RNA-molecuul genaamd TERC, synthetiseren.
Promotie video:
Deze reeks van ongeveer 450 "genetische letters", legt de biochemicus uit, werd eerder beschouwd als een gewoon stukje "junk-DNA" dat telomerase kopieert en toevoegt aan de uiteinden van chromosomen. Om deze reden besteedden wetenschappers niet veel aandacht aan de structuur van TERC en de mogelijke rollen van dit fragment van het genoom in het leven van cellen.
Verborgen helper
Bij het analyseren van de structuur van dit RNA in menselijke kankercellen, merkte Rubtsova's team op dat er een speciale nucleotidesequentie in zit, die meestal het begin markeert van een eiwitmolecuul. Nadat ze zo'n merkwaardig "stukje" hadden gevonden, gingen de wetenschappers na of er analogen in de cellen van andere zoogdieren zitten.
Het bleek dat ze aanwezig waren in het DNA van katten, paarden, muizen en vele andere dieren, en hun structuur van dit fragment in het genoom van elk van deze dieren viel met ongeveer de helft samen. Dit zette genetici ertoe aan te geloven dat in TERC geen betekenisloze fragmenten van oude genen bewaard waren gebleven, maar een volledig "levend" eiwit.
Ze testten dit idee door extra kopieën van dit RNA in het DNA van dezelfde kankercellen in te voegen en hen actiever dergelijke regio's te laten lezen. Bovendien voerden de wetenschappers een reeks vergelijkbare experimenten uit op E. coli, in wiens genoom geen "klassieke" chromosomen en telomerasen voorkomen.
Het bleek dat telomerase-RNA eigenlijk verantwoordelijk was voor de synthese van speciale eiwitmoleculen, hTERP, die uit slechts 121 aminozuren bestond. De verhoogde concentratie in kankercellen en microben, zoals uit verdere experimenten bleek, beschermde hen tegen verschillende soorten cellulaire stress en redde hun leven in geval van oververhitting, gebrek aan voedsel of het verschijnen van gifstoffen.
De reden hiervoor, zoals Rubtsova en haar collega's later ontdekten, was dat hTERP het proces versnelt van het "verwerken" van stukjes proteïne, RNA en andere moleculen in lysosomen, de belangrijkste "verbrandingsovens" van de cel. Dit beschermt hen tegelijkertijd tegen de dood en vermindert de kans op mutaties en het ontstaan van kanker aanzienlijk.
Verdere experimenten, volgens genetici, zullen ons helpen begrijpen hoe telomerase en hTERP met elkaar interageren, en hoe ze kunnen worden gebruikt om een soort "jeugdelixer" te creëren dat veilig is vanuit het oogpunt van oncologie.
