Как могут дизайнерские белки предотвратить рак?
Хромосомы или молекулы ДНК, обнаруженные в клетках, несущих генетический материал, «подпираются» теломерами, что предотвращает их «распад». Теломеры также важны в процессе роста и старения клеток, но что происходит, когда рак «захватывает» их, и можно ли это предотвратить?
«Нормальная клетка растет ровно столько времени, сколько требуется нам для развития и поддержания своего тела», - объясняет доцент Оливер Рэкхэм из Университета Западной Австралии в Кроули.
В клетках присутствуют определенные молекулярные механизмы, которые «говорят» им, сколько расти и когда пора прекратить рост.
Один из таких механизмов включает теломеры, которые являются «крышками» на концах хромосом. Хромосомы несут генетическую информацию.
Теломеры «прикреплены» к одиночным цепям ДНК, которые остаются «свисающими» на концах или концах хромосом, как бы закрепляя их.
«[Клетки] контролируют свой рост с помощью механизма молекулярного подсчета, который сообщает клетке, сколько ей лет. Это происходит на концах наших хромосом, на которых есть маленькие заглавные буквы », - говорит Рэкхэм.
«Каждый раз, когда клетка делится, - продолжает он, - небольшая часть хромосомы исчезает. Как только шляпки сжимаются до определенной длины, клетка знает, что она делилась слишком много раз, и тогда она перестанет расти или умрет ».
Как рак нарушает рост клеток
Но проблемы возникают, когда теломеры не укорачиваются постепенно, как должно. На протяжении всего детства теломеры, естественно, «живут дольше», поскольку человеку все еще нужно расти и развиваться.
Однако, если во взрослом возрасте механизм, регулирующий укорочение теломер и, следовательно, процесс старения клеток, нарушается и теломеры не укорачиваются, клетки продолжают расти ненормально.
Исследования показали, что именно это происходит при раке. По словам Рэкхема, «[C] ancer клетки подрывают счетный механизм, который сжимает концы наших хромосом, поэтому раковые клетки продолжают реплицироваться бесконечно».
Как рак «захватывает» теломеры? «[B] y производит фермент, называемый теломеразой, который нам нужен, когда мы младенцы и очень быстро растем, но который мы прекращаем производить, когда перестаем быстро расти», - объясняет Ракхэм.
Приблизительно 90 процентов всех раковых клеток содержат теломеразу, что нарушает нормальный механизм клеточной саморегуляции, отмечает исследователь.
Эти искусственные белки - «первые»
Рэкхэм и группа специалистов из Института медицинских исследований Гарри Перкинса Университета Западной Австралии работают над поиском эффективного способа остановить теломеразу, способствующую аномальному росту раковых клеток.
Этот фермент работает, «удлиняя» теломеры на концах хромосом, практически «продлевая» срок их жизни.
Как сообщается в статье, которая сейчас публикуется в журнале Nature Communications, команда Университета Западной Австралии разработала искусственные белки, которые обвивают концы хромосом, препятствуя тем самым теломеразе «укреплять» теломеры.
«Эти белки, - объясняет Рэкхэм, - блокируют [одноцепочечную] ДНК [которая защищена теломерами], чтобы теломераза не могла ее коснуться».
«Наша лаборатория разработала белки, которые впервые действительно могут распознавать одноцепочечную ДНК и связывать ее. Мы можем запрограммировать эти белки так, чтобы они были нацелены на них », - отмечает он.
При этом команде удалось нарушить молекулярный механизм, который рак «захватил», чтобы подпитывать неконтролируемый и, следовательно, вредный рост клеток.
Исследователи выразили свое восхищение своим открытием, утверждая, что разработка белков, способных связываться с одноцепочечной ДНК, в будущем может быть использована во многих областях, представляющих терапевтический интерес.
«В этом исследовании мы показали, что у нас есть возможность создавать белки, которые распознают конкретные последовательности [одноцепочечной ДНК], представляющие интерес, с множеством потенциальных применений в биологии и биотехнологии», - заключают авторы.
