Các nhà khoa học tìm thấy hướng dẫn trong DNA rác

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Các nhà sinh học phân tử Nga đã phát hiện ra rằng DNA rác ở đầu các nhiễm sắc thể chứa các chỉ dẫn tổng hợp một loại protein giúp tế bào không chết vì căng thẳng. Phát hiện của họ đã được trình bày trên tạp chí Nghiên cứu Axit Nucleic.

"Protein này rất thú vị vì nó được tìm thấy trong RNA, thứ trước đây được coi là không mã hóa, một trong những" người trợ giúp "của telomerase. Chúng tôi phát hiện ra rằng nó có thể có một chức năng khác nếu không có trong nhân tế bào, mà nằm trong tế bào chất. "telomerase có thể đưa các nhà khoa học đến gần hơn với việc tạo ra" thần dược của tuổi trẻ "và giúp chống lại bệnh ung thư", Maria Rubtsova từ Đại học Tổng hợp Lomonosov Moscow, người được báo chí của trường đưa tin.

Chìa khóa để bất tử

Theo quan điểm sinh học, các tế bào của phôi và tế bào gốc của phôi hầu như bất tử - chúng có thể sống gần như vô hạn trong một môi trường thích hợp và phân chia không giới hạn số lần. Ngược lại, các tế bào trong cơ thể người trưởng thành mất dần khả năng phân chia sau 40-50 chu kỳ phân chia, bước vào giai đoạn lão hóa, có lẽ làm giảm khả năng phát triển ung thư.

Những khác biệt này là do mỗi lần phân chia của các tế bào "trưởng thành" dẫn đến việc giảm chiều dài nhiễm sắc thể của chúng, các đầu của chúng được đánh dấu bằng các đoạn lặp lại đặc biệt, được gọi là telomere. Khi các telomere trở nên quá nhỏ, tế bào sẽ "nghỉ hưu" và không còn tham gia vào hoạt động sống của cơ thể.

Điều này không bao giờ xảy ra ở các tế bào phôi và tế bào ung thư, vì các telomere của chúng được đổi mới và dài ra theo mỗi lần phân chia do các enzym telomerase đặc biệt. Các gen chịu trách nhiệm cho việc lắp ráp các protein này bị tắt trong các tế bào trưởng thành, và trong những năm gần đây, các nhà khoa học đang tích cực suy nghĩ về việc liệu có thể kéo dài tuổi thọ của một người bằng cách bắt buộc bật chúng lên hoặc tạo ra một chất tương tự nhân tạo của telomerase hay không..

Rubtsova và các đồng nghiệp của cô từ lâu đã nghiên cứu cách thức hoạt động của các telomerase "tự nhiên" ở người và các động vật có vú khác. Gần đây, họ quan tâm đến việc tại sao các tế bào bình thường trong cơ thể, nơi protein này không hoạt động, vì một lý do nào đó lại tổng hợp số lượng lớn một trong những trợ thủ của nó, một phân tử RNA ngắn gọi là TERC.

Nhà sinh học giải thích, chuỗi khoảng 450 "chữ cái di truyền" này trước đây được cho là một đoạn "DNA rác" thông thường mà telomerase sao chép và thêm vào các đầu của nhiễm sắc thể. Vì lý do này, các nhà khoa học không chú ý nhiều đến cấu trúc của TERC và các vai trò có thể có của đoạn gen này đối với sự sống của tế bào.

Trợ lý ẩn

Phân tích cấu trúc của RNA này trong tế bào ung thư ở người, nhóm của Rubtsova nhận thấy rằng có một chuỗi nucleotide đặc biệt bên trong nó, thường đánh dấu sự bắt đầu của một phân tử protein. Sau khi tìm thấy một "mảnh ghép" kỳ lạ như vậy, các nhà sinh vật học đã kiểm tra xem liệu có chất tương tự trong tế bào của các loài động vật có vú khác hay không.

Hóa ra chúng có mặt trong DNA của mèo, ngựa, chuột và nhiều loài động vật khác, và cấu trúc của đoạn này trong bộ gen của mỗi loài động vật này trùng nhau khoảng một nửa. Điều này khiến các nhà di truyền học nghĩ rằng bên trong TERC không có những đoạn gen cổ vô nghĩa, mà là một loại protein hoàn toàn "sống".

Họ đã thử nghiệm ý tưởng này bằng cách chèn các bản sao bổ sung của RNA này vào DNA của cùng các tế bào ung thư và làm cho chúng chủ động đọc các vùng như vậy hơn. Ngoài ra, các nhà khoa học đã tiến hành một loạt các thí nghiệm tương tự trên vi khuẩn E. coli, trong đó bộ gen của chúng không có nhiễm sắc thể và telomerase "cổ điển".

Hóa ra là RNA telomerase thực sự chịu trách nhiệm tổng hợp các phân tử protein đặc biệt, hTERP, chỉ bao gồm 121 axit amin. Sự gia tăng nồng độ của nó trong các tế bào ung thư và vi khuẩn, như các thí nghiệm tiếp theo cho thấy, đã bảo vệ chúng khỏi các loại căng thẳng tế bào khác nhau, cứu sống chúng trong trường hợp quá nóng, thiếu thức ăn hoặc sự xuất hiện của chất độc.

Lý do cho điều này, như Rubtsova và các đồng nghiệp của cô sau đó đã phát hiện ra, là hTERP tăng tốc quá trình "xử lý" các mẩu protein, RNA và các phân tử khác trong lysosome, "lò đốt" chính của tế bào. Điều này đồng thời bảo vệ họ khỏi cái chết và làm giảm đáng kể nguy cơ đột biến và sự phát triển của ung thư.

Các thí nghiệm sâu hơn, theo các nhà di truyền học, sẽ giúp chúng ta hiểu cách telomerase và hTERP tương tác với nhau và cách chúng có thể được sử dụng để tạo ra một loại "thần dược của tuổi trẻ" an toàn theo quan điểm của ung thư học.