Rozpracowano „białko długowieczności”. Może być przełomem w leczeniu raka

Naukowcy z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego im. M.W. Łomonosowa oraz Kazańskiego Uniwersytetu Państwowego zbadali strukturę i funkcję białka Est3 telomerazy – enzymu, który może stać się celem leków przeciwnowotworowych.

Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie „Scientific Reports”.

Końcowe fragmenty DNA chromosomów są zorganizowane inaczej niż jego wewnętrzne odcinki. Składają się z powtarzających się krótkich sekwencji nukleotydów – telomerów, otoczonych zestawem specjalnych białek. Ta struktura chroni DNA przed przypadkowym połączeniem chromosomów i innych destrukcyjnych czynników.

Z każdym podziałem komórki telomery są skracane, a po osiągnięciu krytycznie małej długości fragmentów telomerów komórka traci żywotność. Zmniejszenie długości telomerów leży u podstaw mechanizmu zaprogramowanej liczby podziałów komórek, które determinują ich żywotność.

W „nieśmiertelnych” liniach komórkowych, które obejmują komórki macierzyste i rakowe, długość telomerów jest utrzymywana na stałym poziomie przez enzym telomerazę, pozwalając komórce na nieograniczone podziały.

Autorzy badania rozszyfrowali strukturę i zbadali funkcję białek Est3 odpornych na wysoką temperaturę drożdży Hansenula polymorpha. Istnieją analogi tych białek w telomerazie organizmów wyższych, w tym ludzi, ale ich struktura i funkcje nie zostały jeszcze zbadane.

Okazało się, że w toku ewolucji struktura przestrzenna białek telomerazy została prawie całkowicie zachowana, ale zmieniły się ich właściwości funkcjonalne. Zatem białka drożdżowe Est3 i jedna z domen ludzkiego białka TPP1, które wiąże się z telomerami, mają podobną strukturę, ale ich funkcje są różne. W drożdżach, w przeciwieństwie do ludzi, białko Est3 nie jest potrzebne do syntezy łańcucha DNA, jednak wraz z Est1 jest niezbędne do utworzenia stabilnego i funkcjonalnie czynnego kompleksu telomerazy.

„Nasze badania uzupełniają wiedzę na temat telomerazy, ważnego enzymu w komórkach eukariotycznych, który utrzymuje integralność genomu. Wyniki badania mogą być również przydatne do poszerzenia podstawowej wiedzy na temat ewolucji układów białkowych” – powiedział kierownik badań, doktor chemii, pracownik naukowy Wydziału Medycyny Podstawowej Uniwersytetu Moskiewskiego Władimir Polszakow, cytowany w komunikacie prasowym uczelni wyższej.

Aby uzyskać informacje o strukturze białka i właściwościach dynamicznych łańcucha białkowego w roztworze, a także określić interakcje Est3 z fragmentami DNA, RNA i innych białek tworzących kompleks telomerazy, naukowcy wykorzystali dane spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz ustalili funkcjonalne połączenia białka Est3 z innymi składnikami telomerazy – metody biologii molekularnej i komórkowej.

Enzym telomeraza, który zapewnia „nieśmiertelność” komórkom nowotworowym, wzbudza duże zainteresowanie naukowców jako potencjalny cel terapii przeciwnowotworowej. Leki hamujące aktywność telomerazy mogą zatrzymać rozwój raka. Aby opracować skuteczne inhibitory telomerazy, naukowcy muszą szczegółowo poznać strukturę i właściwości tego złożonego kompleksu rybonukleoprotein.

„Im lepiej rozumiemy mechanizm działania telomerazy i im bardziej uświadamiamy sobie aspekty strukturalne, tym bardziej zbliżamy się do możliwości wykorzystania tych informacji do racjonalnego poszukiwania nowych leków przeciwnowotworowych” – podsumowują autorzy.