Ключ к старению? Выявлен молекулярный «переключатель» удлинения теломер
29.11.2011
2114
0
21140
Ученые из Колледжа Медицины при Университете Иллинойса (University of Illinois at Chicago College of Medicine, США) получили новые данные о механизме регуляции активности теломеразы – фермента, играющего ключевую роль в процессах старения и развития онкологических заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Structural and Molecular Biology.
Теломеры – это концевые участки хромосом, представленные специализированной линейной хромосомной ДНК, состоящей из коротких повторов, в комплексе с белками. Теломерные участки хромосом выполняют защитную функцию: во-первых, они защищают концы хромосом от деградации, во-вторых, препятствуют их соединению с другими хромосомами или их фрагментами.
В каждом цикле деления теломеры клетки укорачиваются из-за неспособности ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Данный феномен носит название концевой недорепликации и является одним из важнейших факторов биологического старения. В большинстве организмов функцию поддержания концевых участков хромосом выполняет фермент теломераза – обратная транскриптаза с внутренней РНК-матрицей, достраивающая теломерные повторы. В отсутствие теломеразы теломеры укорачиваются при каждом цикле деления клетки.
Когда теломеры становятся слишком короткими, концевые участки хромосом распознаются как «испорченные», что побуждает белки, контролирующие повреждение ДНК, останавливать деление клетки. Нарушения функционирования теломер связывают с развитием злокачественных опухолей и преждевременным старением у людей.
Целью исследования научной группы из Колледжа Медицины при Университете Иллинойса было изучение механизма регуляции теломеразной активности двумя белками, занимающими центральное положение в системе контроля повреждений ДНК – ATM и ATR.
«Нам удалось выяснить, что белки АТМ и ATR помогают «включить» теломеразный комплекс с помощью химической модификации специфического белка, связанного с теломерной ДНК. Это привлекает теломеразу наподобие того, как пчел привлекает яркая окраска цветков растений», - говорит руководитель исследования Тору Накамура (Toru Nakamura), адъюнкт-профессор в области биохимии и молекулярной генетики.
Исследование проводилось на делящихся клетках дрожжей – модельного организма, который для поддержания теломер использует белковые комплексы, схожие с таковыми человека. Предыдущие исследования делящихся клеток дрожжей предоставили крайне важную информацию, которая помогла выявить несколько ключевых факторов, необходимых для поддержания теломер человека.
По мнению ученых, в клетках человека может содержаться схожий ATM/ATR-зависимый молекулярный переключатель, регулирующий поддержание теломер, однако некоторые детали могут различаться.
«Поскольку дерегуляция механизма поддержания теломер является ключевым событием при развитии опухолей, исследование того, как компоненты клетки взаимодействуют между собой для формирования функциональных теломер, может быть очень важным для разработки противораковой терапии», - говорит Накамура.
По материалам University of Illinois at Chicago
Оригинальная статья:
Bettina A Moser, Ya-Ting Chang, Jorgena Kosti, Toru M Nakamura. Tel1ATM and Rad3ATR kinases promote Ccq1-Est1 interaction to maintain telomeres in fission yeast. Nature Structural & Molecular Biology, 2011; DOI: 10.1038/nsmb.2187
Теломеры – это концевые участки хромосом, представленные специализированной линейной хромосомной ДНК, состоящей из коротких повторов, в комплексе с белками. Теломерные участки хромосом выполняют защитную функцию: во-первых, они защищают концы хромосом от деградации, во-вторых, препятствуют их соединению с другими хромосомами или их фрагментами.
В каждом цикле деления теломеры клетки укорачиваются из-за неспособности ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Данный феномен носит название концевой недорепликации и является одним из важнейших факторов биологического старения. В большинстве организмов функцию поддержания концевых участков хромосом выполняет фермент теломераза – обратная транскриптаза с внутренней РНК-матрицей, достраивающая теломерные повторы. В отсутствие теломеразы теломеры укорачиваются при каждом цикле деления клетки.
Когда теломеры становятся слишком короткими, концевые участки хромосом распознаются как «испорченные», что побуждает белки, контролирующие повреждение ДНК, останавливать деление клетки. Нарушения функционирования теломер связывают с развитием злокачественных опухолей и преждевременным старением у людей.
Целью исследования научной группы из Колледжа Медицины при Университете Иллинойса было изучение механизма регуляции теломеразной активности двумя белками, занимающими центральное положение в системе контроля повреждений ДНК – ATM и ATR.
«Нам удалось выяснить, что белки АТМ и ATR помогают «включить» теломеразный комплекс с помощью химической модификации специфического белка, связанного с теломерной ДНК. Это привлекает теломеразу наподобие того, как пчел привлекает яркая окраска цветков растений», - говорит руководитель исследования Тору Накамура (Toru Nakamura), адъюнкт-профессор в области биохимии и молекулярной генетики.
Исследование проводилось на делящихся клетках дрожжей – модельного организма, который для поддержания теломер использует белковые комплексы, схожие с таковыми человека. Предыдущие исследования делящихся клеток дрожжей предоставили крайне важную информацию, которая помогла выявить несколько ключевых факторов, необходимых для поддержания теломер человека.
По мнению ученых, в клетках человека может содержаться схожий ATM/ATR-зависимый молекулярный переключатель, регулирующий поддержание теломер, однако некоторые детали могут различаться.
«Поскольку дерегуляция механизма поддержания теломер является ключевым событием при развитии опухолей, исследование того, как компоненты клетки взаимодействуют между собой для формирования функциональных теломер, может быть очень важным для разработки противораковой терапии», - говорит Накамура.
По материалам University of Illinois at Chicago
Оригинальная статья:
Bettina A Moser, Ya-Ting Chang, Jorgena Kosti, Toru M Nakamura. Tel1ATM and Rad3ATR kinases promote Ccq1-Est1 interaction to maintain telomeres in fission yeast. Nature Structural & Molecular Biology, 2011; DOI: 10.1038/nsmb.2187
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
