Чому рак так швидко поширюється: вчені знайшли відповідь

Усі еукаріотичні (тобто ядерні) організми зберігають свій генетичний матеріал як хромосом, які мають вільні кінці. Однак при кожному копіюванні ДНК невеликий фрагмент на її кінці втрачається – це пов'язано з механізмом реплікації нуклеїнової кислоти.

Як працюють теломери

Якби подібне відбувалося безконтрольно, хромосома скоро почала б зменшуватись через копіювання. На щастя, на кінцях хромосом є спеціальні ділянки, що які мають багато повторів ДНК – теломери, з якими пов'язані спеціальні білки. Теломери можна порівняти з пластиковими кінцями на шнурівках, які захищають їх від розплітання.

Таким чином, при послідовних поділах клітин теломери "витрачаються" замість основної частини хромосоми. Коли ж вони закінчуються (досягнуто так званий ліміт Хейфліка), клітина гине.

Тому подовжити теломери – один із перспективних способів уповільнити старіння організму. Зазвичай для цього біологи намагаються збільшити активність телеморазів – особливих ферментів, здатних добудовувати кінці хромосом. Але нове дослідження описує деталі іншого механізму – так званий альтернативний шлях подовження теломер (ALT).

Дослідження теломерів ракових клітин

Об'єктом дослідження цього разу стали ракові клітини. Річ у тім, що клітини пухлин вміють оминати проблеми з "втратою" теломер, завдяки чому діляться без обмежень. Але в них виникає порушення роботи білка ATRX: він виконує безліч функцій, зокрема впливає на ДНК і підтримує стабільність геному.

За допомогою флуоресцентних міток автори наукової роботи показали, що ATRX зв'язує послідовності ДНК, які повторюються, — таких якраз багато в теломерах. Потім дослідники використовували метод геномного редагування CRISPR/Cas9, щоб "вимкнути" ген ATRX і з'ясувати, як це впливає на довжину теломер.

Виявилося, що однієї відсутності білка ATRX недостатньо. Альтернативний шлях збільшення теломер вимагає також міцного зв'язування ДНК з топоізомеразою TOP2A. Цей фермент потрібен, щоб нуклеїнова кислота перейшла з "перенапруженого", суперспірального стану – для цього топоізомерази надрізають ДНК і відразу зрощують її назад.

Але насправді з'ясувалося, що той самий ефект викликають інші білки, які міцно "пришиваються" до ДНК. Вчені зазначили, що такі надзвичайно міцні зв'язки між молекулами стимулюють різні випромінювання та препарати для хіміотерапії.

Нова стаття стала важливим внеском у скарбничку знань про те, як працюють теломери. Ця інформація може бути корисною і при вивченні старіння, і для розуміння механізмів розвитку раку.