Наблюдение работы теломеразы с помощью оптических пинцетов приближает новые методы лечения рака

Теломераза — фермент, необходимый стволовым клеткам для обновления тканей и крови на протяжении всей жизни человека. Её дисфункция связана как с развитием рака, так и с синдромами преждевременного стаения. Около 90% раковых клеток зависят от нерегулируемой активности теломеразы для выживания.

Междисциплинарная группа исследователей из Университета штата Мичиган впервые с беспрецедентной точностью наблюдала активность теломеразы на уровне одной молекулы. Это стало возможным благодаря новой методике исследования и использованию оптических пинцетов.

Оптические пинцеты используют мощные лазеры для создания сил, способных удерживать и манипулировать микроскопическими объектами, такими как отдельные нити ДНК и молекулы фермента теломеразы.

"Наш метод позволяет "вынуть" маленькие машины из клетки, аккуратно удерживать их и наблюдать за их работой. Наблюдая за теломеразой в реальном времени, мы можем понять её функционирование во всех деталях", — объяснил Мэтью Комсток.

Что обнаружили исследователи:

• При делении стволовых клеток теломеры — защитные "колпачки" на концах хромосом — укорачиваются. Теломераза присоединяется к теломере и восстанавливает утраченные последовательности ДНК.
• Ранее считалось, что теломераза делает прогрессивные удлинения за один шаг, но механизм её удержания и правильного позиционирования оставался теоретическим.
• Учёные обнаружили своеобразную "страховочную привязь" (якорный сайт), которая удерживает фермент на хромосоме в определённом месте.

"В идеале мы хотели бы подавлять теломеразу в раковых клетках, не затрагивая стволовые клетки. Этот якорный сайт — потенциальная мишень для лекарств. Если мы или другие найдём молекулу, которая мешает работе этого сайта, теломераза будет быстрее "соскальзывать" с конца хромосомы, и её активность остановится", — отметил Йенс Шмидт.

Исследователи надеются, что их метод и открытие помогут другим научным группам. Это достижение открывает широкие возможности для новых исследований и, что важнее всего, приближает создание более эффективных и безопасных методов лечения рака.

Исследование "Observation of processive telomerase catalysis using high-resolution optical tweezers" опубликовано в журнале Nature Chemical Biology.