Как дизайнерските протеини биха могли да попречат на рака?
Хромозомите или ДНК молекулите, намиращи се в клетки, носещи генетичен материал, са „задържани” от теломерите, което ще им попречи да „се разнищят”. Теломерите също са важни в процеса на растеж и стареене на клетките, но какво се случва, когато ракът ги „отвлече“ и може ли това да се предотврати?
„Нормалната клетка расте точно за точното време, което е необходимо, за да развием и поддържаме телата си“, обяснява доцент Оливър Ракъм от Университета на Западна Австралия в Кроули.
В клетките има определени молекулярни механизми, които им „казват“ колко да растат и кога е време да спрат да растат.
Един такъв механизъм включва теломери, които са „капачките“ в краищата на хромозомите. Хромозомите носят генетична информация.
Теломерите са „прикрепени“ към единичните нишки на ДНК, които са оставени да „висят“ в окончанията или крайните части на хромозомите, като ги осигуряват, както би било.
„[Клетките] контролират своя растеж с молекулен механизъм за броене, който казва на клетката на колко години е. Това се случва в краищата на нашите хромозоми, които имат малки капачки върху тях “, казва Ракъм.
„Всеки път, когато клетката се дели - продължава той, - малко в капачката на хромозомата изчезва. След като капачките се свият до определена дължина, клетката знае, че се е разделила твърде много пъти и след това ще спре да расте или ще умре. "
Как ракът регулира клетъчния растеж
Но проблемите възникват, когато теломерите не се съкращават постепенно, както би трябвало. През цялото детство на човек теломерите са естествено „по-дълготрайни“, тъй като индивидът все още трябва да расте и да се развива.
Ако обаче в зряла възраст механизмът, който регулира скъсяването на теломерите и по този начин процесът на стареене на клетките се нарушава и теломерите не се съкращават, клетките продължават да растат необичайно.
Изследванията показват, че това се случва при рака. Както казва Rackham, „[C] ancer клетки подкопават преброителния механизъм, който свива краищата на нашите хромозоми, така че раковите клетки продължават да се възпроизвеждат за неопределено време.“
Как ракът „отвлича“ теломерите? „[B] y, произвеждащи ензим, наречен теломераза, от който се нуждаем, когато сме бебета и растем много бързо, но който спираме да произвеждаме, когато спрем бързо да расте“, обяснява Ракъм.
Приблизително 90 процента от всички ракови клетки съдържат теломераза, като по този начин се нарушава нормалният клетъчен саморегулиращ се механизъм, отбелязва изследователят.
Тези изкуствени протеини са „първи“
Ракъм и екип от специалисти от Института за медицински изследвания Хари Перкинс от Университета на Западна Австралия работят за намирането на ефективен начин да се спре теломеразата да улесни анормалния растеж на клетките при рак.
Този ензим работи, като „удължава“ теломерите, които се намират в краищата на хромозомите, като на практика „подновява“ живота си.
Както съобщават в статия, която сега е публикувана в списанието Nature Communications, екипът на Университета на Западна Австралия е разработил изкуствени протеини, които се увиват около краищата на хромозомите, като по този начин предотвратяват теломеразата да „подсили“ теломерите.
„Тези протеини,“ обяснява Ракъм, „заключват [едноверижната] ДНК [която е защитена от теломери], така че теломеразата да не може да я докосне.“
„Нашата лаборатория е проектирала протеини, които за първи път могат действително да разпознаят едноверижната ДНК и да я свържат. По принцип можем да програмираме тези протеини да ги насочват “, отбелязва той.
Правейки това, екипът успя да наруши молекулярния механизъм, който ракът ще „отвлече”, за да подхрани неконтролирания и по този начин вреден растеж на клетките.
Изследователите изразиха вълнението си от откритието си, аргументирайки, че развитието на протеини, способни да се свържат с едноверижна ДНК, може в бъдеще да се използва в множество области от терапевтичен интерес.
„В това проучване показахме, че имаме способността да проектираме протеини, които разпознават специфични [едноверижни ДНК] последователности от интерес, с много потенциални приложения в биологията и биотехнологиите“, заключават авторите.
