Ученые смогли с высокой точностью определить устройство специфического фермента, который создает «защитные» последовательности ДНК. В перспективе новые знания помогут ученым создать эффективные препараты для замедления старения и лечения рака. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
На концах хромосом располагаются небольшие участки генома, называемые теломеры. Они содержат более плотную структур ДНК и выполняют роль «защитного шлема» хромосомы. При делении клетки специальные ферменты копируют всю цепочку ДНК, однако они не способны начать сборку новой цепочки с самого начала, им нужно за что-то «зацепиться». В результате при каждом делении клетки длина теломеры на конце хромосомы уменьшается, и защита хромосомы ослабевает – это одна из основных причин биологического старения. Для компенсации этой так называемой недорепликации существует фермент теломераза, он добавляет участки ДНК к теломерам. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли впервые смогли с высокой точностью определить структуру этого фермента.
Повышенная активность теломеразы по сути делает клетки бессмертными. Такой эффект наблюдается, например, в злокачественных опухолях – раковые клетки не стареют и не умирают, в частности, из-за высокого уровня теломеразы. Различные группы исследователей изучают фермент, чтобы определить безопасные пути воздействия на выработку и активность фермента. Известно, что теломераза состоит из кусочка РНК, к которому прикреплены 6 видов белка. До сих пор не было понятно, сколько именно белков входят в структуру фермента и как они соединяются между собой. Наилучшее изображение теломеразы, которое удавалось получить, имеет разрешение 30 ангстрем (1 ангстрем это примерный диаметр атома водорода).
В новом исследовании ученые использовали криоэлектронный микроскоп. Изолированную и очищенную теломеразу охладили до низкой температуры и поместили под электронный микроскоп (вместо луча света такой микроскоп использует пучок электронов). В результате учёным удалось получить изображение с разрешением от 7 до 8 ангстрем. Исследователи смогли увидеть 11 белков и места их скрепления.
По мнению исследователей, зная структуру теломеразы можно приступить к разработке препаратов, замедляющих старение и препятствующих раку. Например, повысив активность фермента, можно уменьшить негативные последствия старения. Чтобы предотвратить развитие раковых опухолей нужно наоборот заблокировать теломеразу.
Исследователи создали математическую модель эпилепсии