Znanstvenici pronalaze upute u otpadnoj DNK

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

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

"Ovaj protein je zanimljiv jer se nalazi u RNA, koja se prije smatrala nekodirajućom, jednom od "pomoćnika" telomeraze. Otkrili smo da može imati i drugu funkciju ako nije u jezgri stanice, već u njezinoj citoplazmi Telomeraza može približiti znanstvenike stvaranju "eliksira mladosti" i pomoći u borbi protiv raka", rekla je Maria Rubtsova s Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov, čije riječi prenosi press služba sveučilišta.

Ključ besmrtnosti

Stanice embrija i embrionalne matične stanice praktički su besmrtne s biološke točke gledišta - mogu živjeti gotovo neograničeno u primjerenom okruženju i dijeliti se neograničen broj puta. Nasuprot tome, stanice u tijelu odrasle osobe postupno gube svoju sposobnost dijeljenja nakon 40-50 ciklusa diobe, ulazeći u fazu starenja, što vjerojatno smanjuje šanse za razvoj raka.

Te su razlike posljedica činjenice da svaka dioba "odraslih" stanica dovodi do smanjenja duljine njihovih kromosoma, čiji su krajevi označeni posebnim segmentima koji se ponavljaju, takozvanim telomerima. Kada telomeri postanu premali, stanica se "povlači" i prestaje sudjelovati u životu tijela.

To se nikada ne događa u embrionalnim stanicama i stanicama raka, budući da se njihove telomere obnavljaju i produžuju sa svakom diobom zbog posebnih enzima telomeraze. Geni odgovorni za sastavljanje ovih proteina isključeni su u odraslim stanicama, a posljednjih godina znanstvenici aktivno razmišljaju o tome je li moguće produljiti život osobi nasilnim uključivanjem ili stvaranjem umjetnog analoga telomeraza.

Rubtsova i njezini kolege dugo su proučavali kako djeluju "prirodne" telomeraze kod ljudi i drugih sisavaca. Nedavno ih je zanimalo zašto obične stanice u tijelu, gdje ovaj protein ne radi, iz nekog razloga sintetiziraju velike količine jednog od svojih pomoćnika, kratke RNA molekule zvane TERC.

Ovaj slijed od oko 450 "genetskih slova", objašnjava biolog, prije se smatrao uobičajenim komadom "smeće DNK" koji telomeraza kopira i dodaje na krajeve kromosoma. Iz tog razloga znanstvenici nisu obraćali puno pažnje na strukturu TERC-a i moguće uloge ovog fragmenta genoma u životu stanica.

Skriveni asistent

Analizirajući strukturu ove RNA u ljudskim stanicama raka, Rubtsovin tim je primijetio da se unutar nje nalazi posebna nukleotidna sekvenca koja obično označava početak proteinske molekule. Nakon što su pronašli tako znatiželjan "komad", biolozi su provjerili postoje li analogi u stanicama drugih sisavaca.

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 oko pola. To je genetičare navelo na ideju da unutar TERC-a ne postoje besmisleni fragmenti drevnih gena, već potpuno "živi" protein.

Testirali su ovu ideju umetanjem dodatnih kopija ove RNK u DNK istih stanica raka i natjeravši ih da aktivnije čitaju takve regije. Dodatno, znanstvenici su proveli niz sličnih eksperimenata na E. coli, u čijem genomu nema "klasičnih" kromosoma i telomeraza.

Pokazalo se da je telomerazna RNA zapravo odgovorna za sintezu posebnih proteinskih molekula, hTERP, koja se sastojala od samo 121 aminokiseline. Njegova povećana koncentracija u stanicama raka i mikrobima, kako su pokazali daljnji eksperimenti, štitila ih je od raznih vrsta staničnog stresa, spašavajući im živote u slučaju pregrijavanja, nedostatka hrane ili pojave toksina.

Razlog tome je, kako su Rubtsova i njezini kolege kasnije otkrili, bio taj što hTERP ubrzava proces "obrade" ostataka proteina, RNA i drugih molekula u lizosomima, glavnim "spaljivačima" stanice. To ih istovremeno štiti od smrti i značajno smanjuje šanse za mutacije i razvoj raka.

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