• РЕГИСТРАЦИЯ

Ученые в деталях разглядели фермент клеточного бессмертия — теломеразу

4 3204

 

Thi Hoang Duong Nguyen et al / Nature 2018

Ученые с помощью криоэлектронной микроскопии получили самую детальную на сегодняшний день структуру теломеразы человека — фермента, который обеспечивает бессмертие клеток, в том числе, опухолевых. Статья с описанием тонкостей строения фермента в комплексе с его субстратом — ДНК, опубликована в Nature.

Механизм репликации ДНК требует для начала синтеза новой цепи наличия короткой «затравки», которая потом уничтожается. Это приводит к тому, что на самом конце молекулы ДНК остаются недореплицированными короткие кусочки, то есть концы хромосом с каждым раундом репликации укорачиваются. Сохранить важные части хромосомы от концевой недорепликации помогают теломеры — области на концах хромосом, состоящие из повторяющихся последовательностей, которые по сути представляют собой «запасную» ДНК. Длина теломер ограничивает число клеточных делений определенным значением (это значение называют пределом Хейфлика). В «бессмертных» клеточных линиях, к которым относятся стволовые и раковые клетки, длина теломер поддерживается на постоянном уровне ферментом теломеразой.

Благодаря участию в процессах канцерогенеза теломераза представляет интерес для ученых в качестве мишени для терапии рака — вещества, подавляющие ее активность, могут останавливать рост опухоли. Однако для рациональной разработки эффективных ингибиторов фермента необходимо в деталях представлять его структуру. Общий план строения теломеразы довольно хорошо изучен — ее основным компонентом является субъединица с функцией обратной транскриптазы (TERT), которая синтезирует теломерную ДНК на РНК-матрице, роль которой выполняет РНК-часть теломеразы (TR).

Несмотря на принципиально схожую схему работы фермента, у разных организмов теломераза может включать дополнительные субъединицы, а TERT может состоять из разных доменов. До сих пор самая лучшая структура с разрешением в девять ангстрем была получена для теломеразы инфузории тетрахимены, а для человеческого фермента, который представляет основной интерес для медиков, достаточно качественных данных о структуре не было. Исследователи из университета Калифорнии в Беркли под руководством Кэтлин Коллинз (Kathleen Collins) при помощи криоэлектронной микроскопии получили изображения человеческой теломеразы, связанной с субстратом, в субнанометровом разрешении.

 

Необработанные изображения частиц теломеразы

Thi Hoang Duong Nguyen et al / Nature 2018

Поделиться

Для того, чтобы получить частицы для микроскопии, ученые сверхэкспрессировали гены, кодирующие TERT и TR в клетках человека, а затем очистили комплекс белка и РНК таким образом, чтобы сохранить вспомогательные субъединицы. После этого активность комплекса проверили in vitro и in vivo. Для детального изучения взаимодействия фермента с ДНК к препарату добавили субстрат — олигонуклеотид, содержащий структурную единицу последовательности теломерной ДНК.

 

Оказалось, что частицы из активной фракции состоят из двух ассиметричных долей, соединенных гибкой перемычкой. Полученные изображения замороженных частиц помогли выяснить точное расположение молекулы РНК внутри комплекса. Кроме того, ученым удалось уточнить детали взаимодействия основных компонентов теломеразы с вспомогательными белками семейства H/ACA, которые вносят модификации в РНК и участвуют также в биогенезе рибосом. Мутации в генах этих белков приводят к развитию ряда наследственных синдромов у человека. Выяснилось, что одна из долей активного фермента представляет из себя TERT-субъединицу, связанную с РНК и ДНК, а вторая часть молекулы РНК связывает вспомогательные белки. Для каталитической и вспомогательной долей фермента были получены структуры с разрешением 7,7 и 8,2 ангстрем соответственно.

 

Детальная структура теломеразы с указанием каталитического и "вспомогательного" доменов

Thi Hoang Duong Nguyen et al / Nature 2018

Поделиться

Подробнее про принцип работы криоэлектронной микроскопии — метода, при помощи которого удалось получить ряд важных для биологии и медицины данных, например, о строении амилоидной фибриллы, и за разработку которого в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по химии, можно прочитать в нашем материале «Тени во льду».

 

Дарья Спасская

Всё, о чём не расскажет РЕН-ТВ

    Почему в Европе не едят гречку?

    Самым распространенным ответом на этот вопрос можно встретить примерно такой: "гречка не нравится им по вкусу, они к нему не привыкли и по этому кормят гречкой скот". Один из гидов в ...

    "Послание Путина" услышали в Париже и Лондоне: Важнейшие учебные центры разнесло в щепки, офицеры убиты в первый же день

    Русская армия активно бьет по целям в тылах противника. На воздух взлетели склады, доверху забитые боеприпасами. Натовские инструкторы не успели сойти с поезда, как были уничтожены приц...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Drozd Вчера 10:57

      Откуда взялись пупырышки на огурцах?

      Огурец – один из самых любимых и узнаваемых овощей на нашем столе. Огурцы бывают разные. Большие, полосатые, свежие и перезрелые, продолговатые, бочкообразные, с семенами и без. А ещё есть огурцы бывают с пупырышками – именно такие овощи чаще всего можно увидеть в разносолах. А вы знаете, откуда на огурцах взялись пупырышки? Огурец много сотен ле...
      641
      Drozd 31 марта 13:51

      Почему современная медицина не может вылечить человека от бешенства

      Бешенство – вирусное заболевание, передающееся при непосредственном контакте со слюной или тканями мозга инфицированного животного. Приводит к параличу и остановке сердца. Ежегодно от бешенства умирает около 60 000 человек по всему миру. Почему так и не научились лечить бешенство? Время укуса имеет существенное значение при бешенстве. Инфекция быстро р...
      1295
      Drozd 29 марта 13:50

      Мифы и факты о гремучих змеях

      «Гремучая змея — это шедевр эволюции, созданный для выживания там, где другие сдаются. Наша задача — не уничтожать, а понять её» — Луис Мендоса. От раскаленных песков Аризоны до болот Флориды и горных хребтов Мексики — гремучие змеи царствуют в самых экстремальных уголках Америки. Эти рептилии, чьи предки появились более 12 м...
      568
      Drozd 29 марта 10:57

      Почему не ржавеет нержавейка?

      Даже по названию «нержавейка» понятно, что она не подвергается коррозии или все же ржавеет, но не так сильно, как обычная сталь. Откуда берется такая особенность у этого материала? Ученые Пьер Бертье и Майкл Фарадей в 1820-х годах заметили, что железо с хромом обладает устойчивостью к кислотной коррозии. Но тогда им было неизвестно, что особенную...
      859
      Drozd 25 марта 20:44

      Почему мы не помним свое детство? Новое открытие меняет представление о памяти младенцев

      Уже давно признано, что дети не имеют четких воспоминаний о своих ранних годах. Это явление, известное как младенческая амнезия, означает неспособность вспомнить события, произошедшие в раннем детстве. Многие считали эту амнезию естественным процессом, обусловленным незавершенным развитием мозга, в частности гиппокампа, области, отвечающей за формирование памяти. ...
      1693
      Drozd 24 марта 10:57

      Можно ли спастись от жажды с помощью кактуса?

      Никогда не знаешь, в какую передрягу можешь угодить, поэтому всегда полезно знать парочку советов по выживанию в экстремальных условиях. Например, первое правило выживания в пустыне: не «пейте» кактус! В фильмах про ковбоев и в документальном кино про экзотические страны можно часто увидеть, что люди и едят, и «пьют» кактусы. Дейст...
      1154
      Drozd 21 марта 13:53

      Самые длинные волны в мире

      Не такая уж прикольная тема, но все же очередное пополнение нашей рубрики САМОЕ САМОЕ Как то я вам рассказывал про Волны-убийцы и что такое Приливная волна, а вот посмотрите какие еще волны бывают. Маленький прибрежный город Пуэрто Чикама в северо-западной части Перу славится самыми длинными океанскими волнами в мире, идеальными для занят...
      813
      Drozd 18 марта 13:57

      Что если наша Вселенная - это голограмма?

      Идея жизни внутри голограммы остается гипотезой. Она не получила всеобщего признания среди физиков и остается одной из нескольких теорий, пытающихся прояснить фундаментальную природу нашей Вселенной. Представьте на мгновение, что все наше существование — это не что иное, как голограмма — трехмерное изображение, спроецированное на двухмерную поверхность...
      540
      Drozd 15 марта 13:46

      Уровень Мирового океана повышается быстрее прогнозируемого

      В 2024 году специалисты NASA зафиксировали ускоренное повышение уровня Мирового океана, которое превысило ожидаемые показатели. По данным космического агентства, уровень океана поднялся на 0,59 сантиметра, тогда как прогнозируемый рост составлял всего 0,43 сантиметра. Основной причиной такого скачка стало интенсивное таяние ледников, что привело к значительному...
      409
      Drozd 11 марта 10:54

      Cиний свет мешает нам уснуть?

      Да, да. Давно эта теория гуляет в мире. Этот загадочный "синий пик" в светодионом освещении из-за которого якобы портится зрение. А еще экраны гаджетов излучают синий свет, и то, как ваш мозг реагирует на синий свет, может испортить вам сон. Вот научная подоплека. Бессонница и свет Действительно, свет может не дать вам заснуть — просто поп...
      391
      Drozd 10 марта 10:59

      Учёные нашли ключ к выращиванию гигантских овощей

      Грядки будущего могут удивить нас томатами размером с тыкву и баклажанами-гигантами! Исследователи из Университета Джона Хопкинса (США) обнаружили гены, отвечающие за размер плодов у растений семейства паслёновых — томатов, баклажанов, картофеля. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, способно перевернуть сельское хозяйство, подарив миру новые сорта ...
      481
      Drozd 4 марта 13:58

      Россия на 20% — болото

      В феврале вся планета отметила один из самых «незаметных» праздников — Всемирный день водно-болотных угодий. Почему для этой экосистемы в международном календаре событий выделен особый день? Почему сегодня судьба болот волнует не только экологов, но и историков? На лекции в Государственном музее-заповеднике «Куликово поле» были озв...
      735
      Drozd 4 марта 10:56

      Гигантский кальмар — самое загадочное существо в океане

      Вы когда-нибудь слышали о загадочном гигантском кальмаре? Он был источником восхищения на протяжении веков – от древних сказок моряков до его дебюта в таблоидах в наше время и увлечения такими популярными фильмами, как "20000 лье под водой". Несмотря на то, что его странный внешний вид на протяжении многих лет внушал страх и трепет, еще многое п...
      814
      Drozd 3 марта 13:56

      Почему все страшные ураганы называют женскими именами

      В научном мире есть такая практика, как называть ураганы женскими именами. Такая традиция имеет свои корни в основах метеорологии и истории. Ученые начали давать имена циклонам и штормам в середине двадцатого века. Можно выделить несколько причин такой практики, некоторые их них будут действительно обоснованными, а другие — лишь основанными на стереотипах...
      242
      Drozd 28 февраля 13:50

      Может ли человек поседеть за несколько часов?

      Обесцвеченные волоски начинают появляться у людей любого пола уже в возрасте старше 25 лет. Постепенно, к 50 годам, у человека седеют некоторые участки головы, например, виски, затылок, челка, или он полностью становится белесым. Есть мнение, что индивид из-за стресса может поседеть мгновенно, причем за несколько часов. Но происходит ли такое в действительности...
      721
      Drozd 28 февраля 10:58

      Что такое «сухая вода»

      Ученые со всего мира уже давно освоили уникальную методику создания несуществующих в природе жидких, твердых и газообразных веществ. Все молекулы создаются искусственно в лабораториях. Одним из необычных открытий является «сухая вода». Звучит очень противоречиво, но все же что это за странная жидкость и зачем она нам нужна?   1. Кто придума...
      1082
      Drozd 27 февраля 19:52

      Рыбы способны узнавать людей

      В клуб разумных животных попадает все больше видов, но рыбам с их крошечным мозгом часто не удается туда попасть. Прежде всего, у них нет причин развивать способность распознавать людей в процессе эволюции. Однако некоторые рыбы заинтриговали группу ученых, работающих на исследовательской станции в Средиземном море. Каждый сезон в полевых условиях некоторые мес...
      579
      Drozd 25 февраля 13:55

      Почему в СССР не было клещей?

      О клещах, которые могут быть источником тяжёлых заболеваний и стать причиной смерти человека, советские исследователи узнали лишь в 1937 году, когда вирусолог Лев Зильберг обнаружил в тканях больных и членистоногих вирус клещевого энцефалита. С тех пор начался активный поиск способа борьбы с опасными членистоногими, который увенчался успехом, хотя и не без побо...
      2373
      Drozd 25 февраля 10:58

      Самое большое в мире асфальтовое озеро

        Исто На юго-западе острова Тринидад в Карибском море расположено озеро Пич-Лейк, состоящее из жидкого природного асфальта. Оно имеет глубину около 80 метров и, по некоторым оценкам, в нем более 6 млн. тонн асфальта! Впервые его обнаружил английский государственный деятель и путешественник Уолтер Рэли в 1595 году. После этого битум озера начали использо...
      657
      Drozd 21 февраля 13:54

      Понимают ли животные из разных стран «язык» друг друга?

      С одной стороны вопрос какой то дурацкий,  а с другой … интересно понимает ли собака из Европы сигналы поведения другой собаки из Австралии? Понятно, что под «языком» понимается все способы, которые живые существа общаются друг с другом. Это и телодвижения и звуки и запахи. Но все же... Животным необходимо понимать друг друга, чтобы в...
      630
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика