Большинство из нас принимает старение как естественную часть жизненного пути, но учёные уверены, что такие процессы можно как минимум замедлить, а возможно, и дерзнуть обратить вспять.
Ранее мы уже рассказывали, что биологический возраст человека и его старение на клеточном уровне зависят от длины теломер. Это концевые участки хромосом, состоящие из специализированной линейной хромосомной ДНК и выполняющие защитную функцию, подобно пластиковому наконечнику на конце шнурка, который предотвращает распутывание нитей. В частности, теломеры гарантируют, что при делении клетки не потеряется никакой важной информации.
Однако с течением времени теломеры фактически "стираются", то есть становятся всё короче, из-за чего в организме начинают происходить разного рода сбои и возрастные изменения (от появления морщин до развития нейродегенеративных расстройств).
Впрочем, существует ещё и природный фермент, известный как теломераза. Он создаётся в стволовых клетках и постоянно наращивает теломеры, добавляя особые повторяющиеся последовательности ДНК в конечные участки хромосом. Таким образом сокращение длины теломер замедляется.
Исследователи уже давно ищут "переключатель", который позволил бы контролировать выработку теломеразы. Но для начала необходимо более тщательно изучить структуру сложного фермента.
Такую работу проделали специалисты из Калифорнийского университета в Беркли, и результаты их исследования оказались очень и очень многообещающими.
Авторы поясняют, что теломераза состоит из фрагмента РНК, "украшенного" белками шести видов. В процессе наращивания теломер все они перемещаются. Однако до сих пор не было известно, сколько конкретно белков работает над построением новых последовательностей ДНК, как они взаимодействуют между собой и какие функции выполняют различные их виды.
Чтобы найти ответы, учёные работали с изолированной и очищенной теломеразой. Фермент изучался при помощи криоэлектронной микроскопии (кстати, за разработку этого метода в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по химии). Это форма просвечивающей электронной микроскопии, которая подразумевает исследование биоматериала при криогенных температурах в его родной среде (поэтому образцы требуется предварительно охлаждать).
Этот метод позволил получить изображения теломеразы в беспрецедентных на сегодняшний день деталях. Если самые лучшие предыдущие снимки имели разрешение 30 ангстрем (один ангстрем — это примерный диаметр атома водорода или один нанометр), то у новых оно составило 7-8 ангстрем.
Исследователи увидели, что в состав теломеразы входит 11 белковых субъединиц. Также удалось разглядеть места их соединения друг с другом.
По словам команды, новые данные ещё предстоит проанализировать и сопоставить с уже имеющейся информацией, однако уже сейчас понятно, что специалисты смогут обозначить конкретные мишени для новых препаратов против старения, основой которых станет "антивозрастной" фермент.
Важный момент: понимание структурных принципов теломеразы важно и для создания новых способов борьбы с онкологическими заболеваниями. Дело в том, что именно этот фермент делает раковые клетки практически бессмертными, продлевая их "срок службы". Поэтому, снизив экспрессию теломеразы, удастся ослабить клетки опухолей, заключают исследователи.
Кроме того, в следующих работах они надеются получить изображения разрешением до 3-4 ангстрем.
Научная статья по итогам работы была опубликована в журнале Nature.
Кстати, ранее мы рассказывали о том, почему на клетки пагубно влияет не только укорачивание теломер, но и их чрезмерное удлинение.
