Wetenschappers vinden instructies in junk-DNA

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Russische moleculair biologen hebben ontdekt dat het junk-DNA aan de uiteinden van chromosomen instructies bevat voor het synthetiseren van een eiwit dat ervoor zorgt dat cellen niet doodgaan door stress. Hun bevindingen werden gepresenteerd in het tijdschrift Nucleic Acids Research.

"Dit eiwit is interessant omdat het wordt gevonden in RNA, dat voorheen als niet-coderend werd beschouwd, een van de "helpers" van telomerase. We ontdekten dat het een andere functie kan hebben als het niet in de celkern zit, maar in het cytoplasma ervan. telomerase kan wetenschappers dichter bij het creëren van het "elixer van de jeugd" brengen en helpen in de strijd tegen kanker ", zei Maria Rubtsova van de Lomonosov Moscow State University, wiens woorden worden gerapporteerd door de persdienst van de universiteit.

De sleutel tot onsterfelijkheid

De cellen van de embryonale en embryonale stamcellen zijn biologisch gezien vrijwel onsterfelijk - ze kunnen bijna onbeperkt in een geschikte omgeving leven en zich een onbeperkt aantal keren delen. Daarentegen verliezen cellen in het lichaam van een volwassene geleidelijk hun vermogen om zich te delen na 40-50 delingscycli, waardoor ze de verouderingsfase ingaan, wat vermoedelijk de kans op het ontwikkelen van kanker vermindert.

Deze verschillen zijn te wijten aan het feit dat elke deling van "volwassen" cellen leidt tot een vermindering van de lengte van hun chromosomen, waarvan de uiteinden zijn gemarkeerd met speciale herhalende segmenten, de zogenaamde telomeren. Wanneer telomeren te klein worden, gaat de cel met pensioen en neemt niet meer deel aan het leven van het lichaam.

Dit gebeurt nooit in embryonale en kankercellen, omdat hun telomeren bij elke deling vernieuwd en verlengd worden dankzij speciale telomerase-enzymen. De genen die verantwoordelijk zijn voor de assemblage van deze eiwitten zijn uitgeschakeld in volwassen cellen, en de afgelopen jaren hebben wetenschappers actief nagedacht over de vraag of het mogelijk is om de levensduur van een persoon te verlengen door ze met geweld aan te zetten of door een kunstmatige analoog van telomerasen te creëren.

Rubtsova en haar collega's bestuderen al lang hoe 'natuurlijke' telomerasen bij mensen en andere zoogdieren werken. Onlangs waren ze geïnteresseerd in waarom gewone cellen in het lichaam, waar dit eiwit niet werkt, om de een of andere reden grote hoeveelheden van een van zijn assistenten synthetiseren, een kort RNA-molecuul genaamd TERC.

Deze reeks van ongeveer 450 "genetische letters", legt de bioloog uit, werd eerder beschouwd als een gewoon stuk "junk-DNA" dat telomerase kopieert en toevoegt aan de uiteinden van chromosomen. Om deze reden hebben wetenschappers niet veel aandacht besteed aan de structuur van TERC en de mogelijke rollen van dit fragment van het genoom in het leven van cellen.

Verborgen assistent

Het team van Rubtsova analyseerde de structuur van dit RNA in menselijke kankercellen en merkte op dat er een speciale nucleotidesequentie in zit, die meestal het begin van een eiwitmolecuul markeert. Nadat ze zo'n merkwaardig "stuk" hadden gevonden, hebben biologen gecontroleerd of er analogen zijn in de cellen van andere zoogdieren.

Het bleek dat ze aanwezig waren in het DNA van katten, paarden, muizen en vele andere dieren, en hun structuur van dit fragment in het genoom van elk van deze dieren viel ongeveer de helft samen. Dit bracht genetici op het idee dat er binnen TERC geen betekenisloze fragmenten van oude genen waren, maar een volledig "levend" eiwit.

Ze testten dit idee door extra kopieën van dit RNA in het DNA van dezelfde kankercellen te plaatsen en ze dergelijke regio's actiever te laten lezen. Bovendien voerden de wetenschappers een reeks vergelijkbare experimenten uit op E. coli, in wiens genoom er geen "klassieke" chromosomen en telomerasen zijn.

Het bleek dat telomerase-RNA eigenlijk verantwoordelijk was voor de synthese van speciale eiwitmoleculen, hTERP, die uit slechts 121 aminozuren bestond. De verhoogde concentratie in kankercellen en microben, zoals verdere experimenten aantoonden, beschermde hen tegen verschillende soorten cellulaire stress en redde hun leven in geval van oververhitting, gebrek aan voedsel of het verschijnen van toxines.

De reden hiervoor, zoals Rubtsova en haar collega's later ontdekten, was dat hTERP het proces van "verwerking" van stukjes eiwitten, RNA en andere moleculen in lysosomen, de belangrijkste "verbrandingsovens" van de cel, versnelt. Dit beschermt hen tegelijkertijd tegen de dood en vermindert de kans op mutaties en de ontwikkeling van kanker aanzienlijk.

Verdere experimenten, volgens genetici, zullen ons helpen begrijpen hoe telomerase en hTERP met elkaar interageren, en hoe ze kunnen worden gebruikt om een soort "elixer van de jeugd" te creëren dat veilig is vanuit het oogpunt van oncologie.