Ученые изучают механизм защиты клеток от преждевременного старения

Двойная спираль ДНК картинка

Известно, что молекулы, которые накапливаются на концах хромосом, играют ключевую роль в предотвращении повреждения нашей ДНК.

Исследователи из EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) выяснили, как эти молекулы прикрепляются к определенным участкам хромосом — открытие, которое может помочь лучше понять процессы, регулирующие выживание клеток при старении и раке, сообщает phys.org.

Подобно тому, как перемычка шнурка предотвращает истирание конца шнурка, участки ДНК, называемые теломерами, образуют защитные колпачки на концах хромосом. Но по мере деления клеток теломеры становятся короче, что делает защитный колпачок менее эффективным.

Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка перестает делиться. Укорочение и нарушение функции теломер связаны со старением клеток и возрастными заболеваниями, включая рак.

Ученым известно, что виды РНК, называемые TERRA, помогают регулировать длину и функцию теломер. Обнаруженная в 2007 году доктором Клаусом Аззалином в команде профессора EPFL Йоахима Лингнера, TERRA принадлежит к классу молекул, называемых некодирующими РНК, которые не транслируются в белки, а функционируют как структурные компоненты хромосом.

TERRA накапливается на концах хромосом, сигнализируя о том, что теломеры должны быть удлинены или восстановлены.

Однако было неясно, как TERRA попала на верхушку хромосом и осталась там. « Теломеры составляют лишь крошечную часть всей хромосомной ДНК, поэтому вопрос в том,« как эта РНК находит свой дом? », — говорит Лингнер.

Чтобы ответить на этот вопрос, постдок Марианна Ферецаки и другие в командах Иоахима Лингнера из EPFL и Люмира Крейчи из Университета Масарика решили проанализировать механизм, посредством которого TERRA накапливается на теломерах, а также белки, участвующие в этом процессе. Результаты опубликованы в Nature.

В поисках дома

Визуализируя молекулы TERRA под микроскопом, исследователи обнаружили, что короткий участок РНК имеет решающее значение для доставки ее к теломерам. Дальнейшие эксперименты показали, что как только TERRA достигает вершины хромосом, несколько белков регулируют ее связь с теломерами. По словам Лингнера, среди этих белков особенно важную роль играет RAD51.

RAD51 — хорошо известный фермент, который участвует в восстановлении поврежденных молекул ДНК. Белок также, кажется, помогает TERRA прикрепляться к теломерной ДНК, образуя так называемую «гибридную молекулу РНК-ДНК». Ученые думали, что этот тип реакции, который приводит к образованию трехцепочечной структуры нуклеиновой кислоты, в основном происходит во время репарации ДНК.

Новое исследование показывает, что это также может происходить на концах хромосом, когда TERRA связывается с теломерами. «Это смена парадигмы», — говорит Лингнер.

Исследователи также обнаружили, что короткие теломеры привлекают TERRA гораздо эффективнее, чем длинные теломеры. Хотя механизм этого явления неясен, исследователи предполагают, что, когда теломеры становятся слишком короткими, либо из-за повреждения ДНК, либо из-за того, что клетка делится слишком много раз, они привлекают молекулы TERRA.

Это рекрутирование опосредуется RAD51, который также способствует удлинению и восстановлению теломер. «TERRA и RAD51 помогают предотвратить случайную потерю или укорочение теломер», — говорит Лингнер. «Это важная функция».

«Учитывая роль теломер в здоровье и болезнях, будет важно увидеть, как недавно открытый механизм, который был выведен из наблюдений в живых клетках и воспроизведен в пробирках, — регулируется в очень сложной клеточной среде», — говорит Лингнер. «Мы выдвигаем модель, которая подтверждается имеющимися у нас данными, но часто в науке оказывается, что модель необходимо модифицировать», — говорит он. «Конечно, могут быть дополнительные сюрпризы».

Затем его команда планирует ответить на другие ключевые вопросы, в том числе, опосредует ли RAD51 ассоциацию других некодирующих РНК с хромосомами. Исследователи также стремятся лучше охарактеризовать механизм, который опосредует ассоциацию TERRA с хромосомами, и проработать функции, которые эта ассоциация обеспечивает. «Есть много вопросов, которые остаются открытыми, — говорит Лингнер.

Ранее мы сообщали, что эксперты определили причину раннего старения организма, и давали пять советов, как дожить до 100 лет.

 

Читайте последние новости Израиля и мира на канале Курсора в Telegram.

Автор материала:
Александра Дзюба
ТЭГИ: