Цивилизация
Российские ученые из МГУ и Сколтеха впервые показали, что в клетках человека белковый комплекс Интегратор – главный регулятор образования матрицы, на основе которой специальный фермент теломераза достраивает концы хромосом. Таким образом клетка может защищать генетическую информацию от вырождения. Это открытие послужит основой для дальнейшей разработки терапии онкологических заболеваний и решения проблемы старения. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Scientific reports.
У эукариотических организмов (к которым относится и человек) молекулы ДНК заключены в плотную оболочку ядра и представляют собой линейные молекулярные цепи. Из-за специфического механизма работы ДНК-полимераза не может подобраться к концам ДНК, а потому прерывает синтез. Таким образом, с каждым циклом деления возникает опасность укорочения самой главной молекулы в клетке. Однако этого не происходит, поскольку концы хромосом образуют специальные ДНК-белковые структуры – теломеры. Эти комплексы не несут работающих генов и выполняют защитную функцию, сохраняя ДНК длинной и пригодной для синтеза новых копий.
Для того чтобы теломеры защищали ДНК от вырождения, необходим еще один компонент – теломераза. Этот фермент удлиняет концевые участки, недоступные для ДНК-полимеразы. Теломераза состоит из белковой части, выполняющей синтез, и РНК, служащей матрицей для удлинения концов. Большинство клеток организма утрачивает фермент, когда становятся клетками определенной группы (печени, мышц и т.д.), и с каждым делением их хромосомы становятся немного короче. Это старит организм. Теломераза активно работает на самых ранних этапах развития организма, при формировании половых клеток, а также в раковых опухолях.
Синтез входящего в состав теломеразы РНК-компонента осуществляет РНК-полимераза, и для этого необходимо большое количество ядерных белков. Ученые предположили, что один из участников процесса у человека – многокомпонентный комплекс Интегратор. Он регулирует образование зрелых специфических РНК, структурно схожих с теломеразной, прерывая синтез сразу после появления желаемого продукта. В клетках дрожжей его аналог вовлечен в регуляцию синтеза теломеразной РНК.
Исследование эффективности синтеза теломеразной РНК показало, что Интегратор – ключевой регулятор этого процесса у человека. В клетки почки эмбриона внедрили генетические конструкции, содержащие различные регуляторные последовательности, ген РНК теломеразы и ген флуоресцентного (светящегося) белка. Часть регуляторных последовательностей взаимодействовала с Интегратором, а часть – нет. Если Интегратор контактировал с регуляторной последовательностью, то процесс синтеза останавливался сразу после образования РНК теломеразы, и, значит, флуоресцентный белок не накапливался – свечения не было. Если же Интегратор не взаимодействовал с сигнальной последовательностью, то биосинтез продолжался, и клетки ярко светились зеленым. Этот комплекс узнает начало гена и уже на стадии синтеза привлекает различные белки, участвующие в дальнейшем созревании или разрушении РНК теломеразы.
«Клетки, активируя теломеразу, могут проходить большее число делений. РНК – один из основных компонентов теломеразного комплекса. Понимание механизмов ее синтеза можно использовать как для разработки подходов к терапии онкологических заболеваний, так и в области исследований по увеличению продолжительности жизни», – рассказывает руководитель проекта доцент Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Мария Рубцова.
