Российские биологи раскрыли секрет фермента "бессмертия и старения"

Российские и европейские биологи выяснили, как работает "сердце" теломеразы — фермента, включение которого в организме взрослого человека может сделать его клетки бессмертными, говорится в статье, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research.

"Эти данные приближают нас к пониманию строения, функционирования и регуляции теломеразы. В будущем они могут быть использованы для создания препаратов, которые будут как повышать активность теломеразы и увеличивать продолжительность жизни клеток, так и понижать ее для того, чтобы лишить раковые клетки бессмертия", — отмечает Елена Родина, биохимик из МГУ.

Клетки зародыша и эмбриональные стволовые клетки фактически бессмертны с точки зрения биологии — в адекватной среде обитания они могут жить практически вечно и делиться неограниченное число раз. При этом клетки тела взрослого человека через 40-50 циклов теряют способность делиться и вступают в фазу старения.

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 прекращает участвовать в жизни организма. Предполагается, что это защищает его от развития рака.

Как объясняют Родина и ее коллеги, в эмбриональных и раковых клетках такого никогда не происходит, так как их теломеры обновляются и удлиняются при каждом делении благодаря особым ферментам — теломеразам. Гены, отвечающие за сборку этих белков, во взрослых клетках выключены, но в последние годы ученые активно думают о том, нельзя ли продлить человеческую жизнь, принудительно включив их или создав искусственный аналог.

Биологи и химики из МГУ, МФТИ и других российских и европейских исследовательских центров сделали первый шаг к решению этой задачи, изучив структуру центральной части фермента и выяснив, как он взаимодействует с молекулами РНК и ДНК при удлинении теломер в одиночных клетках дрожжей.

Как показали опыты, по принципам работы этот белок похож на ксерокс. Он считывает одиночный образец — молекулу РНК —и копирует ее на ДНК будущей клетки, а затем склеивает новые копии между собой.

Ключевой частью этого процесса и всей теломеразы в целом биологи считают один из ее участков, получивший имя TEN. Предполагается, что он играет роль своеобразного контролера: следит за длиной теломер, определяя их начало и конец по особым последовательностям букв-нуклеотидов, и отвечает за их присоединение к общей нити ДНК и запуск сборки следующего участка.

Что интересно, структура TEN почти не различается у большинства многоклеточных существ, и это говорит о том, что она играет критически важную роль в эволюции на протяжении последних 500 миллионов лет. Как надеются ученые, дальнейшее изучение теломераз дрожжей, работающих постоянно, и их сравнение с аналогичными ферментами человека поможет понять, почему эти белки отключены в наших клетках, а также подобрать ключ к управлению их активностью.