Ученые из МГУ и "Сколтеха" раскрыли один из секретов омоложения клеток

МОСКВА, 27 фев – РИА Новости. Российские молекулярные биологи раскрыли необычный белковый механизм, управляющий тем, как быстро и сильно некоторые клетки омолаживают себя при делении. Изучение этой молекулы поможет ученым создать лекарство от старения и лишить раковые клетки "бессмертия", говорится в статье в журнале Scientific Reports.

«

"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 Мария Рубцова из МГУ имени М.В. Ломоносова.

Клетки зародыша и эмбриональные стволовые клетки являются фактически бессмертными с точки зрения биологии – они могут жить практически неограниченно долго в адекватной среде обитания, и делиться неограниченное число раз. В противоположность этому, клетки тела взрослого человека постепенно теряют способность делиться через 40-50 циклов деления, вступая в фазу старения, что предположительно снижает шансы на развитие рака.

Эти различия связаны с тем, что каждое деление "взрослых" клеток приводит к сокращению длины их хромосом, концевые участки которых помечены специальными повторяющимися сегментами, так называемыми теломерами. Когда теломер становится слишком мало, клетка уходит "на пенсию" и прекращает участвовать в жизни организма.

В эмбриональных и раковых клетках этого никогда не происходит, так как их теломеры обновляются и удлиняются при каждом делении благодаря особым ферментам-теломеразам. Гены, отвечающие за сборку этих белков, "выключены" во взрослых клетках, и в последние годы ученые активно думают о том, нельзя ли продлить жизнь человеку, принудительно включив их или создав искусственный аналог теломераз.

Рубцова и ее коллеги уже долгое время изучают то, как работают "естественные" теломеразы человека и других млекопитающих. Недавно они обнаружили, что ген TERC, связанный с работой РНК-"помощников" этого фермента, не отключается после формирования зародыша и продолжает работу во взрослых клетках. Он оказался не бессмысленным участком ДНК, а важным компонентом "мусоросборочной" системы организма.

Подобное открытие заставило Рубцову и ее коллег по МГУ и "Сколтеху" проанализировать работу еще одного подобного участка генома, РНК-молекулы hTR, главного "продукта" работы TERC. Его точная роль в работе теломераз тоже не была известна ученым, однако он, как и его большой брат, продолжает присутствовать в цитоплазме и после "взросления" клеток.

Она представляет собой своеобразный "шаблон", который фермент использует для сборки новых копий теломер при удлинении концов хромосом. Молекулы hTR, как недавно выяснили ученые, постоянно разрушаются другими белками, что накладывает "естественные" ограничения на то, как сильно увеличится длина защитных участков генома после завершения работы теломеразы.

Что именно управляет формированием hTR и заставляет клетку прекратить их сборку, биологи не знали. Российские ученые нашли ответ на эту загадку, модифицировав участок, кодирующий hTR, таким образом, что внутри ее молекулы появлялись особые светящиеся метки. Дополнительно исследователи аналогичным образом поменяли те участки ДНК, которые предположительно влияли на сборку молекул этой РНК.

Как показали опыты на раковых и эмбриональных клетках, главным "дирижером" всего этого процесса был особый белковый комплекс, Integrator, один из "помощников" фермента РНК-полимераза II. Эта жизненно важная молекула отвечает за считывание ДНК и изготовление "рабочих копий" различных генов, которые затем используются для сборки белков, а также множества мелких молекул РНК неизвестного предназначения.

Одной из них, как выяснили российские ученые, была молекула hTR, чей синтез не прекращался при повреждении Integrator или соседних с ней участков, которые распознает этот белок. В свою очередь, работа самого белка зависела от каких-то пока неизвестных факторов, которые Рубцова и ее коллеги планируют раскрыть в ближайшее время.

Их изучение, как надеются ученые, поможет понять, как поменять работу этого белкового комплекса и самой теломеразы таким образом, что они перестанут работать в раковых клетках и будут периодически "омолаживать" здоровые ткани.

Исследования российских молекулярных биологов были поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).