Исследователи определили ключевой молекулярный переключатель для удлинения теломер теломеразой

Учёные из Медицинского колледжа Университета Иллинойса в Чикаго впервые описали ключевую мишень ферментов контрольной точки повреждения ДНК. Её химическая модификация необходима для стабильного поддержания концов хромосом ферментом теломеразой, который играет ключевую роль в раке и старении.

Результаты опубликованы в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

Теломеры — это естественные концы хромосом, состоящие из специализированных ДНК-белковых структур. Они защищают концы хромосом и обеспечивают точное копирование ДНК в активно делящихся клетках. Ключевой игрок в поддержании теломер — ферментный комплекс теломераза. Без неё теломеры укорачиваются при каждом делении клетки.

Если теломеры становятся слишком короткими, концы хромосом распознаются как разрывы. Это активирует белки контрольной точки повреждения ДНК, которые останавливают деление клетки, и белки репарации ДНК, которые сшивают или перестраивают концы хромосом. Дисфункция теломер связана с образованием опухолей и преждевременным старением у человека.

Исследование UIC под руководством Тору Накамуры, доцента биохимии и молекулярной генетики, было сосредоточено на понимании того, как два фермента контрольной точки — ATM и ATR — регулируют активность теломеразы.

«Наше исследование показало, что ATM и ATR помогают "включить" теломерный комплекс, химически модифицируя специфический белок-мишень, связанный с теломерной ДНК. Это затем привлекает теломеразу, подобно тому, как пчёл привлекают раскрывшиеся яркие цветы», — пояснил Накамура.

Исследование проводилось на клетках дрожжей-делянок (Schizosaccharomyces pombe) — модельном организме, который использует для поддержания теломер очень похожие белковые комплексы, как и клетки человека. Предыдущие открытия в этих дрожжах помогли идентифицировать несколько ключевых факторов, необходимых для поддержания теломер человека.

Накамура полагает, что аналогичный ATM/ATR-зависимый молекулярный переключатель может существовать и в человеческих клетках для регуляции теломер. Однако некоторые детали регуляции защитного комплекса могут отличаться.

Поскольку нарушение регуляции механизмов поддержания теломер — ключевое событие в образовании опухолей, понимание того, как клеточные компоненты взаимодействуют для создания функциональных теломер, может быть важно для поиска способов предотвращения рака.