Теломеры - это важные последовательности ДНК, которые защищают концевые участки хромосом и не позволяют распознать их как поврежденную ДНК. При каждом делении клетки теломеры немного укорачиваются. Это может постепенно привести к клеточному старению - состоянию, когда клетки перестают делиться, чтобы защититься от возможных сбоев в работе из-за мутаций. В стволовых клетках работает фермент под названием теломераза, который способен удлинять теломеры и тем самым продлевать жизнь организма. Однако слишком активная теломераза может способствовать бесконечному делению раковых клеток, что приводит к образованию опухолей. Активность теломеразы обеспечивают два ее основных компонента: теломеразная обратная транскриптаза (hTERT), которая синтезирует теломерные повторы, и теломеразная РНК (hTERC), которая используется в качестве матрицы.
«Теломеразная активность обнаруживается в клетках при наличии обоих компонентов теломеразного комплекса и определяется присутствием теломеразной обратной транскриптазы. При этом известно, что теломеразная РНК присутствует во всех клетках организма вне зависимости, активна в них теломераза или нет. Мы заинтересовались этим фактом и решили выяснить, зачем клеткам нужна теломеразная РНК, - объясняет Мария Рубцова, профессор кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ. - Оказалось, что теломеразная РНК кодирует белок hTERP, который помогает клеткам пережить стрессовые условия». Теломеразная РНК является бифункциональной и, когда клетке нужно делиться и активировать теломеразу, она функционирует как РНК, а когда активной теломеразы нет - кодирует белок.
Для изучения функциональной роли белка hTERP были созданы клетки, в которых этот белок отсутствует. В результате экспериментов выяснилось, что в этих клетках активируются процессы, ответственные за синтез белков, их структурирование и разрушение (что характерно для активно делящихся клеток). «Мы обнаружили, что в клетках без hTERP происходит активация аутофагии - процесса переваривания нефункциональных белков», - подчеркивает Мария Рубцова.
Ученым удалось получить мышей, у которых содержание TERP должно быть повышено. «Мы наблюдаем удивительную картину серьезных нарушений в клеточных структурах ооцитов. Мутации в теломеразной РНК приводят к увеличению количества центров организации микротрубочек, определяющих процессы деления клеток. Подобные явления были описаны ранее, когда в клетках ингибировали процесс аутофагии», - отмечает Денис Никишин, доцент кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ. Примечательно, что отсутствие TERPприводит к активации аутофагии в клетках человека, а увеличение эффективности синтеза TERP в мышах ингибирует этот процесс.
Изучение компонентов теломеразы и их влияния на клеточную пролиферацию является важной частью понимания клеточной биологии, а также механизмов, лежащих в основе как долголетия, так и развития онкологических процессов. По мере того, как ученые раскрывают молекулярные механизмы действия компонентов теломеразы, открываются новые терапевтические возможности, которые могут предложить пути решения для серьезных проблем со здоровьем, связанных с процессами старения, репродукции и онкологии.
