Новое свойство теломеразной РНК
Химиками МГУ открыт новый белок, защищающий клетки от гибели
Пресс-служба МГУ
Группа российских учёных под руководством заведующего кафедрой химии природных соединений химического факультета МГУ академика Ольги Донцовой обнаружили новое свойство теломеразной РНК. Это один из ключевых компонентов клеточного фермента – теломеразы. Оказалось, теломеразная РНК кодирует белок, помогающий клеткам человека сопротивляться стрессу. Открытие биохимиков поможет в борьбе с онкозаболеваниями и, возможно, приблизит создание эффективных омолаживающих средств. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research (Rubtsova et al., Protein encoded in human telomerase RNA is involved in cell protective pathways).
В последние годы большое внимание уделяется исследованиям, посвященным старению и омоложению человеческого организма. Направление тесно связано с пониманием механизма клеточного деления и способности клеток противостоять стрессовым воздействиям, вызываемым как различными видами излучения, так и токсическими веществами или недостаточным питанием клетки. Большинство клеток способно делиться только ограниченное количество раз. Происходит это потому, что концевые участки ДНК, удваивающиеся при каждом акте деления, с каждым таким актом теряют повторяющиеся участки – теломеры. Как только их количество на конце ДНК становится критически малым, дальнейшее деление становится невозможным, клетка погибает.
Однако науке известны клетки, способные практически к неограниченному делению. Применительно к человеческому организму это эмбриональные клетки, а в случае зрелого организма такая способность есть у стволовых и раковых клеток. Как показали исследования, в их ядрах активен особый фермент – теломераза, которая достраивает теломеры на концах ДНК и таким способом неограниченно увеличивает количество циклов деления клетки. До недавнего времени считалось, что теломеразная РНК, входящая в состав теломеразы, является некодирующей, то есть не участвующей в синтезе белка в клетке.
Группе учёных химического факультета МГУ под руководством академика РАН Ольги Донцовой в тесном взаимодействии с НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ удалось показать альтернативную роль теломеразной РНК в соматических клетках человека. Она присутствует в их цитоплазме в неактивной форме и не может участвовать в наращивании теломерной ДНК, однако при этом повышение содержания теломеразной РНК в клетках влияет на их стрессоустойчивость. Оказалось, что теломеразная РНК всё-таки кодирующая, она кодирует синтез белка (hTERP), который, как было показано методами иммуноблоттинга, иммунофлуоресцентной микроскопии и масс-спектрометрии, присутствует в клетках и состоит из 121 аминокислоты.
Биохимики искусственно повышали содержание этого белка в клетках, а затем обрабатывали их веществами, повреждающими ДНК. Оказалось, что hTERP защищает клетки от гибели в результате апоптоза (то есть распада на отдельные тельца, ограниченные мембраной), развивающегося в ответ на повреждения ДНК. Дальнейшие исследования позволили обнаружить, что hTERP участвует в модуляции так называемой аутофагии. В этом случае клетка переваривает свою часть, «пришедшую в негодность», но выживает.
Изучение аутофагии имеет прикладное значение в исследовании механизмов омоложения организма при помощи радикальных диет: считается, что клетки, ограниченные в питании, утилизируют собственные белки, в которых со временем присутствует всё больше дефектов. Другой не менее важный аспект исследования механизмов аутофагии затрагивает ее роль в опухолеобразовании. Считается, что на ранних этапах этого процесса аутофагия снижает риск возникновения опухоли, но по мере прогрессии опухолеобразования тот же механизм способствует выживанию раковых клеток в различных стрессовых условиях.
«Белков, защищающих клетки от стрессовых воздействий, достаточно много, – пояснила один из авторов работы, доцент химического факультета МГУ Мария Рубцова. – Открытие нового белка интересно именно тем, что он найден в РНК, которая раньше считалась некодирующей. При этом её очень активно исследуют как компонент теломеразы. Мы открыли, что она может иметь и другую функцию, если находится не в ядре клетки, а в её цитоплазме. Изучение всех свойств теломеразы может приблизить учёных к созданию «эликсира молодости» и содействовать в борьбе с раковыми заболеваниями».
В исследовании также принимали участие сотрудники Сколковского института науки и технологии, Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН, Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА России.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru