Forskare hittar instruktioner i skräp-DNA

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Ryska molekylärbiologer har funnit att skräp-DNA i ändarna av kromosomerna innehåller instruktioner för att syntetisera ett protein som hjälper celler att inte dö av stress. Deras resultat presenterades i tidskriften Nucleic Acids Research.

"Detta protein är intressant eftersom det finns i RNA, som tidigare ansågs icke-kodande, en av telomerasets" hjälpare. Vi upptäckte att det kan ha en annan funktion om det inte finns i cellkärnan, utan i dess cytoplasma telomeras kan föra forskare närmare skapandet av "ungdomselixiret" och hjälpa till i kampen mot cancer, "sade Maria Rubtsova från Lomonosov Moscow State University, vars ord rapporteras av universitetets presstjänst.

Nyckeln till odödlighet

Embryots celler och embryonala stamceller är praktiskt taget odödliga ur biologisk synvinkel - de kan leva nästan oändligt i en adekvat miljö och dela sig ett obegränsat antal gånger. Däremot förlorar celler i en vuxens kropp gradvis sin förmåga att dela sig efter 40-50 delningscykler och går in i åldringsfasen, vilket förmodligen minskar risken att utveckla cancer.

Dessa skillnader beror på det faktum att varje delning av "vuxna" celler leder till en minskning av längden på deras kromosomer, vars ändar är markerade med speciella repeterande segment, de så kallade telomererna. När telomererna blir för små "går cellen i pension" och upphör att delta i kroppens liv.

Detta händer aldrig i embryonala celler och cancerceller, eftersom deras telomerer förnyas och förlängs med varje delning på grund av speciella telomerasenzymer. Generna som ansvarar för sammansättningen av dessa proteiner stängs av i vuxna celler, och under de senaste åren har forskare aktivt funderat på om det är möjligt att förlänga en persons liv genom att tvångssätta på dem eller skapa en konstgjord analog av telomeraser.

Rubtsova och hennes kollegor har länge studerat hur "naturliga" telomeraser hos människor och andra däggdjur fungerar. Nyligen var de intresserade av varför vanliga celler i kroppen, där detta protein inte fungerar, av någon anledning syntetiserar stora mängder av en av dess assistenter, en kort RNA-molekyl som kallas TERC.

Denna sekvens av cirka 450 "genetiska bokstäver", förklarar biologen, ansågs tidigare vara en vanlig bit av "skräp-DNA" som telomeras kopierar och lägger till kromosomernas ändar. Av denna anledning ägnade forskarna inte mycket uppmärksamhet åt strukturen av TERC och de möjliga rollerna för detta fragment av genomet i cellernas liv.

Dold assistent

Genom att analysera strukturen av detta RNA i mänskliga cancerceller, märkte Rubtsovas team att det finns en speciell nukleotidsekvens inuti den, som vanligtvis markerar början på en proteinmolekyl. Efter att ha hittat en sådan nyfiken "bit" kontrollerade biologer om det finns analoger i cellerna hos andra däggdjur.

Det visade sig att de fanns i DNA från katter, hästar, möss och många andra djur, och deras struktur av detta fragment i genomet hos vart och ett av dessa djur sammanföll med ungefär hälften. Detta ledde genetiker till idén att inuti TERC fanns det inte meningslösa fragment av gamla gener, utan ett helt "levande" protein.

De testade denna idé genom att infoga ytterligare kopior av detta RNA i DNA från samma cancerceller och göra dem mer aktivt läsa sådana regioner. Dessutom genomförde forskarna en serie liknande experiment på E. coli, i vars genom det inte finns några "klassiska" kromosomer och telomeraser.

Det visade sig att telomeras-RNA faktiskt var ansvarigt för syntesen av speciella proteinmolekyler, hTERP, som endast bestod av 121 aminosyror. Dess ökade koncentration i cancerceller och mikrober, som ytterligare experiment visade, skyddade dem från olika typer av cellulär stress, och räddade deras liv i händelse av överhettning, brist på mat eller uppkomsten av toxiner.

Anledningen till detta, som Rubtsova och hennes kollegor senare fick reda på, var att hTERP påskyndar processen att "bearbeta" bitar av proteiner, RNA och andra molekyler i lysosomer, cellens huvudsakliga "förbränningsanläggningar". Detta skyddar dem samtidigt från döden och minskar avsevärt risken för mutationer och utveckling av cancer.

Ytterligare experiment, enligt genetiker, kommer att hjälpa oss att förstå hur telomeras och hTERP interagerar med varandra, och hur de kan användas för att skapa ett slags "ungdomselixir" som är säker ur onkologisk synvinkel.