Все эукариотические (т.е. ядерные) организмы сохраняют свой генетический материал как хромосом, имеющие свободные концы. Однако при каждом копировании ДНК небольшой фрагмент на ее конце теряется – это связано с механизмом репликации нуклеиновой кислоты.
Также на тему Употребление разноцветных овощей и фруктов снизило риск развития рака
Как работают теломеры
Если бы подобное происходило бесконтрольно, хромосома скоро начала уменьшаться из-за копирования. К счастью, на концах хромосом есть специальные участки, которые имеют множество повторов ДНК – теломеры, с которыми связаны специальные белки. Теломеры сравнимы с пластиковыми концами на шнуровках, которые защищают их от расплетения.
Таким образом, при последовательных делениях клеток теломеры "затрачиваются" вместо основной части хромосомы. Когда же они заканчиваются (достигнут так называемый лимит Хейфлика), клетка погибает.
Поэтому продлить теломеры – один из перспективных способов замедлить старение организма. Обычно для этого биологи пытаются увеличить активность телемораз – особых ферментов, способных достраивать концы хромосом. Но новое исследование описывает детали другого механизма – так называемый альтернативный путь удлинения теломеров (ALT).
Исследование теломеров раковых клеток
Объектом исследования на этот раз стали раковые клетки. Дело в том, что клетки опухолей умеют обходить проблемы с "потерей" теломер, благодаря чему делятся без ограничений. Но у них возникает нарушение работы белка ATRX: он выполняет множество функций, в частности влияет на ДНК и поддерживает стабильность генома.
С помощью флуоресцентных меток авторы научной работы показали, что ATRX связывает повторяющиеся последовательности ДНК — таких как раз много в теломерах. Затем исследователи использовали метод геномного редактирования CRISPR/Cas9, чтобы "выключить" ген ATRX и выяснить, как это влияет на длину теломера.
Оказалось, что одного отсутствия белка ATRX недостаточно. Альтернативный путь увеличения теломера требует также прочного связывания ДНК с топоизомеразой TOP2A. Этот фермент нужен, чтобы нуклеиновая кислота перешла из "перенапряженного" суперспирального состояния – для этого топоизомеразы надрезают ДНК и сразу сращивают ее обратно.
Но на самом деле выяснилось, что тот же эффект вызывают другие белки, которые крепко "пришиваются" к ДНК. Ученые отметили, что такие чрезвычайно крепкие связи между молекулами стимулируют различные излучения и препараты для химиотерапии.
Новая статья стала важным вкладом в копилку знаний о том, как работают теломеры. Эта информация может быть полезна и при изучении старения, и для понимания механизмов развития рака.