Russische Chemiker und Molekularbiologen haben herausgefunden, dass Junk-DNA an den Enden von Chromosomen Anweisungen zur Synthese eines Proteins enthält, das Zellen hilft, nicht an Stress zu sterben. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nucleic Acids Research vorgestellt.
Dieses Protein ist insofern interessant, als es in RNA gefunden wird, die zuvor als nicht kodierend angesehen wurde und einer der "Helfer" der Telomerase ist. Wir haben entdeckt, dass es eine andere Funktion haben kann, wenn es sich nicht im Zellkern befindet, sondern in seinem Zytoplasma. Die Untersuchung aller Eigenschaften der Telomerase kann Wissenschaftler näher an die Schaffung des "Elixiers der Jugend" bringen und im Kampf gegen Krebs helfen ", sagte Maria Rubtsova von der Lomonosov Moscow State University, deren Worte vom Pressedienst der Universität berichtet werden.
Der Schlüssel zur Unsterblichkeit
Die Zellen des Embryos und der embryonalen Stammzellen sind aus biologischer Sicht praktisch unsterblich - sie können nahezu unbegrenzt in einer angemessenen Umgebung leben und sich unbegrenzt oft teilen. Im Gegensatz dazu verlieren Zellen im erwachsenen Körper nach 40-50 Teilungszyklen allmählich ihre Fähigkeit, sich zu teilen, und treten in die Alterungsphase ein, was vermutlich die Wahrscheinlichkeit verringert, an Krebs zu erkranken.
Diese Unterschiede sind darauf zurückzuführen, dass jede Teilung von "adulten" Zellen zu einer Verringerung der Länge ihrer Chromosomen führt, deren Enden mit speziellen sich wiederholenden Segmenten, den sogenannten Telomeren, markiert sind. Wenn zu wenige Telomere vorhanden sind, zieht sich die Zelle zurück und nimmt nicht mehr am Leben des Körpers teil.
Dies geschieht niemals in Embryonal- und Krebszellen, da ihre Telomere dank spezieller Enzyme, Telomerasen, bei jeder Teilung erneuert und verlängert werden. Die Gene, die für den Aufbau dieser Proteine verantwortlich sind, werden in adulten Zellen „ausgeschaltet“. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler aktiv darüber nachgedacht, ob es möglich ist, das menschliche Leben zu verlängern, indem sie gewaltsam eingeschaltet werden oder ein künstliches Analogon von Telomerasen erzeugt wird.
Rubtsova und ihre Kollegen haben lange untersucht, wie "natürliche" Telomerasen bei Menschen und anderen Säugetieren funktionieren. Kürzlich waren sie daran interessiert, warum gewöhnliche Zellen im Körper, in denen dieses Protein nicht funktioniert, aus irgendeinem Grund große Mengen eines seiner Helfer, eines kurzen RNA-Moleküls namens TERC, synthetisieren.
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Diese Sequenz von etwa 450 "genetischen Buchstaben", erklärt der Biochemiker, wurde früher als ein übliches Stück "Junk-DNA" angesehen, das die Telomerase kopiert und an die Enden der Chromosomen anfügt. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftler der Struktur von TERC und den möglichen Rollen dieses Fragmentes des Genoms im Leben von Zellen nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt.
Versteckter Helfer
Rubtsovas Team analysierte die Struktur dieser RNA in menschlichen Krebszellen und stellte fest, dass sich darin eine spezielle Nukleotidsequenz befindet, die normalerweise den Beginn eines Proteinmoleküls markiert. Nachdem die Wissenschaftler ein so merkwürdiges "Stück" gefunden hatten, überprüften sie, ob es in den Zellen anderer Säugetiere Analoga gibt.
Es stellte sich heraus, dass sie in der DNA von Katzen, Pferden, Mäusen und vielen anderen Tieren vorhanden waren und ihre Struktur dieses Fragments im Genom jedes dieser Tiere etwa zur Hälfte übereinstimmte. Dies veranlasste Genetiker zu der Annahme, dass in TERC nicht bedeutungslose Fragmente alter Gene erhalten blieben, sondern ein vollständig "lebendes" Protein.
Sie testeten diese Idee, indem sie zusätzliche Kopien dieser RNA in die DNA derselben Krebszellen einfügten und sie dazu brachten, solche Regionen aktiver zu lesen. Zusätzlich führten die Wissenschaftler eine Reihe ähnlicher Experimente an E. coli durch, in deren Genom sich keine "klassischen" Chromosomen und Telomerasen befinden.
Es stellte sich heraus, dass die Telomerase-RNA tatsächlich für die Synthese spezieller Proteinmoleküle, hTERP, verantwortlich war, die nur aus 121 Aminosäuren bestand. Seine erhöhte Konzentration in Krebszellen und Mikroben schützte sie, wie weitere Experimente zeigten, vor verschiedenen Arten von zellulärem Stress und rettete ihr Leben bei Überhitzung, Mangel an Nahrung oder dem Auftreten von Toxinen.
Der Grund dafür war, wie Rubtsova und ihre Kollegen später herausfanden, dass hTERP den Prozess der "Verarbeitung" von Protein-, RNA- und anderen Molekülresten in Lysosomen, den wichtigsten "Verbrennungsanlagen" der Zelle, beschleunigt. Dies schützt sie gleichzeitig vor dem Tod und verringert das Risiko von Mutationen und die Entwicklung von Krebs erheblich.
Weitere Experimente werden uns laut Genetikern helfen zu verstehen, wie Telomerase und hTERP miteinander interagieren und wie sie verwendet werden können, um eine Art "Elixier der Jugend" zu schaffen, das aus onkologischer Sicht sicher ist.
