Ученые выяснили, как клетки защищаются от рака и старения

МОСКВА, 15 окт — РИА Новости. Чешские и швейцарские биологи установили механизмы, которые позволяют клеткам восстанавливать теломеры — молекулы, защищающие ДНК от повреждения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Подобно тому, как наконечник на шнурке предотвращает его истирание, участки ДНК, называемые теломерами, образуют защитные колпачки на концах хромосом. С возрастом, по мере деления клеток, теломеры укорачиваются, что снижает эффективность их защитной функции. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка перестает делиться.

Обычно это связано с процессами старения и возрастными заболеваниями, аналогичная картина наблюдается и при онкологии.

Исследователи из Федеральной политехнической школы в Лозанне (EPFL) и Масарикова университета в Брно выяснили, что занять свое строго определенное место теломерам помогает молекула РНК под названием TERRA.

"Теломеры составляют лишь крошечную часть всей хромосомной ДНК, поэтому вопрос в том, как эта РНК находит свой дом", — приводятся в пресс-релизе EPFL слова руководителя исследования профессора Иоахима Лингнера (Joachim Lingner).

Чтобы ответить на этот вопрос, авторы проанализировали механизм, посредством которого TERRA накапливается на теломерах, а также выяснили, какие белки участвуют в этом процессе.

TERRA была открыта в 2007 году в лаборатории Лингнера. Она принадлежит к классу некодирующих РНК, которые не транслируются в белки, а функционируют как структурные компоненты хромосом. Ученые знали из предыдущих исследований, что TERRA на концах хромосом сигнализирует о том, что теломеры должны быть удлинены или восстановлены, но как она там оказывается, до сих пор было неизвестно.

Визуализируя молекулы TERRA под микроскопом, исследователи обнаружили, что для доставки ее к теломерам решающее значение имеет конкретный участок РНК, а когда молекула достигает вершины хромосом, ее связь с теломерами регулируется белком RAD51 — хорошо известным ферментом, который участвует в восстановлении поврежденных молекул ДНК.

Оказалось, что этот белок также помогает TERRA прикрепляться к теломерной ДНК, образуя так называемую "гибридную молекулу РНК-ДНК". До этого ученые думали, что такая реакция, приводящая к образованию трехцепочечной структуры нуклеиновой кислоты, в основном имеет место во время репарации ДНК. Новое исследование показало, что она происходит и на концах хромосом, когда TERRA связывается с теломерами.

"Это смена парадигмы", — говорит Лингнер.

Исследователи также обнаружили, что короткие теломеры привлекают TERRA гораздо эффективнее, чем длинные. Хотя механизм этого явления пока неясен, исследователи предполагают, что, когда теломеры становятся слишком короткими — либо из-за повреждения ДНК, либо из-за того, что клетка делится слишком много раз — они привлекают молекулы TERRA. По мнению ученых, это своеобразный механизм защиты клеток от преждевременного старения.

"TERRA и RAD51 помогают предотвратить случайную потерю или укорочение теломер. Это важная функция", — отмечает ученый.

Авторы воспроизвели в пробирках механизм, открытый ими при наблюдениях на живых клетках. На следующем этапе исследований они планируют выяснить, влияет ли белок RAD51 на связь других некодирующих РНК с хромосомами, и понять функции, которые эта связь обеспечивает.