Científicos de la Universidad Estatal de Moscú (MSU) que trabajan con un equipo internacional de investigadores han identificado la estructura de una de las regiones clave de la telomerasa, la denominada ribonucleoproteína de "inmortalidad celular". Los estudios estructurales y funcionales de esta proteína son importantes para el desarrollo de posibles fármacos contra el cáncer. Los resultados del estudio se han publicado en Investigación de ácidos nucleicos .

Cada célula pasa por un proceso de replicación del ADN antes de la división. Este es un proceso afinado controlado por el trabajo coordinado de una maquinaria enzimática sofisticada. Sin embargo, debido a la naturaleza del proceso de copia, los extremos de las moléculas de ADN se dejan sin copiar, y el ADN se vuelve más corto con cada replicación. Sin embargo, no se pierden datos importantes en el proceso, ya que los extremos de las moléculas de ADN (telómeros) consisten en miles de pequeños, regiones repetidas que no llevan información hereditaria. Cuando se agota la reserva de repeticiones de telómeros, la célula deja de dividirse, y eventualmente, puede morir. Los científicos creen que este es el mecanismo del envejecimiento celular, que es necesario para la renovación de células y tejidos del cuerpo.

Pero, ¿cómo se las arreglan las cepas "inmortales" y las células madre que dan vida a un gran número de descendientes? Aquí es donde entra en juego la enzima telomerasa. Puede restaurar los extremos teloméricos de los cromosomas y, por lo tanto, compensar su acortamiento durante la mitosis. La subunidad catalítica de la proteína telomerasa trabaja junto con la molécula de ARN, y su fragmento corto se usa como plantilla para sintetizar repeticiones teloméricas. Los científicos de MSU descubrieron la estructura del fragmento de telomerasa que está a cargo de este proceso.

"Nuestro trabajo está dirigido a la caracterización estructural del complejo de telomerasa. En una célula viva, incluye una subunidad catalítica, una molécula de ARN, un segmento de ADN telomérico, y varios componentes auxiliares. La actividad anormalmente baja de la telomerasa causada por la genética puede resultar en condiciones patógenas graves (telomeropatía), mientras que su activación anómala es la razón de la "inmortalidad" celular de la mayoría de los cánceres conocidos. La información sobre la estructura de la telomerasa y las relaciones entre sus componentes es necesaria para comprender la función y regulación de esta enzima. y en el futuro, para el control directo de su actividad, "dijo Elena Rodina, profesor asistente del Departamento de Química de Productos Naturales, Facultad de Química, MSU.

Trabajando con levadura termotolerantes, un organismo eucariota modelo, Los investigadores determinaron la estructura de uno de los principales dominios de la subunidad catalítica de la telomerasa (el llamado dominio TEN) y determinaron qué partes de él son responsables de la interacción de la enzima con la molécula de ARN y el ADN sintetizado. Basado en los datos experimentales obtenidos, los científicos construyeron un modelo teórico del núcleo catalítico de la telomerasa.

La actividad de la enzima se puede describir de una manera simplificada:la telomerasa se puede representar como una máquina molecular que contiene una molécula de ARN. Esta maquina, con la ayuda de una plantilla de ARN, se une al final de una larga cadena de ADN, y sintetiza un fragmento de una nueva cadena de ADN a lo largo del fragmento de plantilla restante. Después, la máquina de la telomerasa tiene que moverse hacia el extremo recién sintetizado del ADN para continuar construyendo la cadena. Los científicos asumen que el dominio TEN permite que la telomerasa sintetice fragmentos de ADN de una longitud estrictamente definida, después de lo cual la plantilla de ARN debe separarse de la hebra de ADN para acercarse a su borde. Por lo tanto, el dominio TEN facilita el movimiento de la enzima para construir una nueva región, es decir, el siguiente fragmento telomérico, y así se repite el ciclo de síntesis.

Además, los investigadores identificaron el núcleo estructural del dominio TEN que permaneció sin cambios en una variedad de organismos, a pesar de todas las vicisitudes evolutivas, lo que indica el importante papel de este núcleo en la función de la enzima. El equipo también reveló los elementos específicos para diferentes grupos de organismos, que interactúan con las proteínas propias del complejo de telomerasa individual.

"Los datos obtenidos nos acercan a la comprensión de la estructura, función y regulación de la telomerasa. En el futuro, Este conocimiento se puede utilizar para crear medicamentos destinados a regular la actividad de la telomerasa, ya sea para aumentarla (por ejemplo, para aumentar la vida útil de las células en biomateriales para transplantología) o para reducir (por ejemplo, para que las células cancerosas inmortales pierdan su inmortalidad), ", concluye Elena Rodina.