Переключатель активности теломеразы
Ученые института биологических исследований имени Солка, работающие под руководством профессора Вики Ландблад (Vicki Lundblad), продемонстрировали, что молекула теломеразы имеет «переключатель» активности, изучение которого может открыть человеку секрет здорового старения.
Ткани и органы человека постоянно обновляются за счет делящихся клеток. Однако количество делений для большинства клеток ограничено, так как каждый цикл деления сопровождается укорочением теломер – концевых участков, обеспечивающих целостность хромосом. Укорочение теломер до критической длины означает достижение клеткой фазы физиологического старения и утрату способности к делению. Однако некоторые клетки (стволовые и злокачественные) преодолевают этот барьер с помощью фермента теломеразы, восстанавливающего длину теломер и наделяющего их способностью к неограниченному делению.
На основании результатов более ранних исследований специалисты пришли к выводу, что после сборки субъединиц фермента внутри клетки теломераза сохраняет свою активность в течение продолжительного времени. Однако авторы неожиданно для себя опровергли это утверждение.
В экспериментах на дрожжах Saccharomyces cerevisiae группа профессора Ландблад уже вскрыла ряд механизмов функционирования теломеразы, облегчив таким образом процесс изучения человеческого варианта этого фермента. В том им помогла стратегия собственной разработки, позволяющая наблюдать каждый из компонентов ферментативного комплекса в процессе роста и деления клетки с очень высоким разрешением.
При каждом делении клетки ее геном удваивается. Наблюдения авторов показали, что во время процесса удвоения ДНК теломераза представлена «комплексом-предшественником», представленным тремя из четырех субъединиц теломеразы: Est1, TLC1 и Est2. Четвертая субъединица – Est3 – присоединяется к нему только после завершения удвоения генома. В результате формируется полноценный активный теломеразный комплекс, способный восстанавливать укороченные в процессе деления концы теломер.
Однако, как оказалось, после выполнения своей функции теломераза быстро распадается за счет отделения другой субъединицы, Est2. Авторы предполагают, что этот механизм выполняет функцию максимального снижения уровня активности теломеразы в клетках. Несмотря на то, что укорочение теломер нормальных клеток может усугублять процесс старения, раковые клетки, напротив, используют теломеразу для обеспечения своего нерегулируемого деления.
Авторы считают, что изучение вскрытых ими механизмов активации и деактивации теломеразы поможет разработать манипуляции, которые в будущем позволять замедлять процесс укорочения теломер и, возможно, помогут в борьбе с возрастными болезнями.
Статья Timothy M. Tucey and Victoria Lundblad Regulated assembly and disassembly of the yeast telomerase quaternary complex опубликована в журнале Genes and Development.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Salk Institute for Biological Studies:
Scientists discover an on/off switch for aging cells.
24.09.2014