นักวิทยาศาสตร์พบคำแนะนำใน DNA ขยะ

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

นักชีววิทยาระดับโมเลกุลชาวรัสเซียพบว่า DNA ขยะที่ปลายโครโมโซมมีคำแนะนำในการสังเคราะห์โปรตีนที่ช่วยให้เซลล์ไม่ตายจากความเครียด ผลการวิจัยของพวกเขาถูกนำเสนอในวารสาร Nucleic Acids Research

"โปรตีนนี้น่าสนใจเพราะพบใน RNA ซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าไม่มีการเข้ารหัส ซึ่งเป็นหนึ่งใน" ตัวช่วย "ของเทโลเมียร์เรส เราพบว่าโปรตีนนี้สามารถทำหน้าที่อื่นได้หากไม่ได้อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ แต่อยู่ในไซโตพลาสซึมของโปรตีน. telomerase สามารถทำให้นักวิทยาศาสตร์ใกล้ชิดกับการสร้าง "น้ำอมฤตของเยาวชน" และช่วยในการต่อสู้กับโรคมะเร็ง "Maria Rubtsova จาก Lomonosov Moscow State University กล่าวซึ่งมีการรายงานคำพูดของบริการกดของมหาวิทยาลัย

กุญแจสู่ความเป็นอมตะ

เซลล์ของเอ็มบริโอและสเต็มเซลล์จากตัวอ่อนนั้นแทบจะเป็นอมตะจากมุมมองของชีววิทยา พวกมันสามารถมีชีวิตอยู่ได้เกือบจะไม่มีกำหนดในสภาพแวดล้อมที่เพียงพอ และแบ่งได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง ในทางตรงกันข้าม เซลล์ในร่างกายของผู้ใหญ่จะค่อยๆ สูญเสียความสามารถในการแบ่งตัวหลังจากรอบการแบ่ง 40-50 รอบ เข้าสู่ระยะการชราภาพ ซึ่งน่าจะลดโอกาสในการเกิดมะเร็งได้

ความแตกต่างเหล่านี้เกิดจากการที่เซลล์ "ผู้ใหญ่" แต่ละส่วนนำไปสู่การลดความยาวของโครโมโซม ซึ่งส่วนปลายของโครโมโซมจะถูกทำเครื่องหมายด้วยส่วนที่ซ้ำกันเป็นพิเศษซึ่งเรียกว่าเทโลเมียร์ เมื่อเทโลเมียร์มีขนาดเล็กเกินไป เซลล์จะ "หยุดทำงาน" และหยุดมีส่วนร่วมในชีวิตของร่างกาย

สิ่งนี้ไม่เคยเกิดขึ้นในเซลล์ตัวอ่อนและเซลล์มะเร็ง เนื่องจากเทโลเมียร์ของพวกมันได้รับการต่ออายุและขยายให้ยาวขึ้นตามการแบ่งแต่ละส่วนด้วยเอ็นไซม์พิเศษของเทโลเมียร์ ยีนที่รับผิดชอบในการประกอบโปรตีนเหล่านี้ถูกปิดในเซลล์ของผู้ใหญ่ และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้คิดอย่างแข็งขันว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะยืดอายุของบุคคลโดยการเปิดหรือสร้างแอนะล็อกเทียมของเทโลเมอเรส.

Rubtsova และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ศึกษามานานแล้วว่า telomerase "ธรรมชาติ" ในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ทำงานอย่างไร เมื่อเร็ว ๆ นี้พวกเขาสนใจว่าทำไมเซลล์ธรรมดาในร่างกายซึ่งโปรตีนนี้ไม่ทำงานด้วยเหตุผลบางอย่างจึงสังเคราะห์ผู้ช่วยของมันในปริมาณมากซึ่งเป็นโมเลกุล RNA สั้น ๆ ที่เรียกว่า TERC

นักชีววิทยาอธิบายว่าลำดับของ "ตัวอักษรทางพันธุกรรม" ประมาณ 450 ตัว ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นชิ้นส่วนทั่วไปของ "ดีเอ็นเอขยะ" ที่เทโลเมอเรสคัดลอกและเพิ่มไปยังส่วนปลายของโครโมโซม ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงไม่สนใจโครงสร้างของ TERC และบทบาทที่เป็นไปได้ของจีโนมส่วนนี้ในชีวิตของเซลล์มากนัก

ผู้ช่วยที่ซ่อนอยู่

การวิเคราะห์โครงสร้างของ RNA ในเซลล์มะเร็งของมนุษย์ ทีมของ Rubtsova สังเกตว่ามีลำดับนิวคลีโอไทด์พิเศษอยู่ภายใน ซึ่งมักจะเป็นจุดเริ่มต้นของโมเลกุลโปรตีน เมื่อพบ "ชิ้นส่วน" ที่อยากรู้อยากเห็นนักชีววิทยาได้ตรวจสอบว่ามีความคล้ายคลึงกันในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นหรือไม่

ปรากฎว่าพวกมันมีอยู่ใน DNA ของแมว ม้า หนู และสัตว์อื่น ๆ อีกมากมาย และโครงสร้างของชิ้นส่วนนี้ในจีโนมของสัตว์เหล่านี้แต่ละตัวใกล้เคียงกันประมาณครึ่งหนึ่ง สิ่งนี้ทำให้นักพันธุศาสตร์เกิดความคิดที่ว่าภายใน TERC ไม่มียีนโบราณที่ไม่มีความหมาย แต่มีโปรตีน "ที่มีชีวิต" โดยสมบูรณ์

พวกเขาทดสอบแนวคิดนี้โดยใส่สำเนาเพิ่มเติมของอาร์เอ็นเอนี้ลงในดีเอ็นเอของเซลล์มะเร็งชนิดเดียวกัน และทำให้พวกเขาอ่านบริเวณดังกล่าวอย่างกระตือรือร้นมากขึ้น นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ทำการทดลองแบบเดียวกันใน E. coli ซึ่งจีโนมไม่มีโครโมโซมและเทโลเมียร์ "แบบคลาสสิก"

ปรากฎว่า telomerase RNA มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนพิเศษ hTERP ซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนเพียง 121 ตัวเท่านั้นความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นในเซลล์มะเร็งและจุลินทรีย์จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าได้ปกป้องพวกเขาจากความเครียดของเซลล์ประเภทต่างๆ ช่วยชีวิตพวกเขาในกรณีที่มีความร้อนสูงเกินไป ขาดอาหารหรือการปรากฏตัวของสารพิษ

เหตุผลสำหรับเรื่องนี้ ตามที่ Rubtsova และเพื่อนร่วมงานค้นพบในภายหลังก็คือ hTERP เร่งกระบวนการ "ประมวลผล" เศษโปรตีน RNA และโมเลกุลอื่นๆ ในไลโซโซม ซึ่งเป็น "เตาเผาขยะ" หลักของเซลล์ พร้อมกันนี้ปกป้องพวกเขาจากความตายและช่วยลดโอกาสของการกลายพันธุ์และการพัฒนาของมะเร็ง

นักพันธุศาสตร์กล่าวว่าการทดลองเพิ่มเติมจะช่วยให้เราเข้าใจว่าเทโลเมอเรสและ hTERP มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันอย่างไร และสามารถใช้เพื่อสร้าง "น้ำอมฤตของเยาวชน" ที่ปลอดภัยจากมุมมองของเนื้องอกวิทยาได้อย่างไร