Защита теломеры и продление жизни становится реальностью

Согласно новому исследованию ученых из Института Фрэнсиса Крика, опубликованному в журнале Nature, механизмы защиты теломер в стволовых клетках на удивление уникальны.

В течение последних 20 лет исследователи работали над тем, чтобы понять, как теломеры защищают хромосомы, потому что это имеет важное значение для борьбы с раком и старением.

В здоровых клетках эта защита очень эффективна, но с возрастом наши теломеры становятся все короче, в конечном итоге становятся настолько короткими, что теряют некоторые из этих защитных функций. В здоровых клетках это способствует прогрессирующему ухудшению нашего здоровья и физической формы с возрастом. И наоборот, укорочение теломер создает защитный барьер для развития опухоли, который раковые клетки должны преодолеть, чтобы делиться бесконечно.

В соматических клетках, которые являются всеми клетками взрослого организма, кроме стволовых клеток и гамет, есть белок TRF2, который помогает защитить теломеры. Это достигается путем связывания и стабилизации петлевой структуры, называемой t-петлей, которая маскирует конец хромосомы. Когда белок TRF2 удаляется, эти петли не образуются, а концы хромосом сливаются вместе, что приводит к образованию «спагетти-хромосом» и гибели клетки.

Однако в этом последнем исследовании ученые обнаружили, что когда белок TRF2 удаляется из эмбриональных стволовых клеток мыши, t-петли продолжают формироваться, концы хромосом остаются защищенными, а клетки практически не затрагиваются.

Поскольку эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в соматические клетки, этот уникальный механизм завершения защиты теряется, и как t-петли, так и защита концов хромосом становятся зависимыми от TRF2. Это говорит о том, что соматические и стволовые клетки защищают свои концы хромосом принципиально разными способами.

«Теперь мы знаем, что TRF2 не нужен для образования Т-петли в стволовых клетках, и мы предполагаем, что должен быть какой-то другой фактор который выполняет ту же работу или другой механизм для стабилизации t-петель в этих клетках, и мы хотим знать, что это такое «, — говорит Филип Руис, первый автор статьи и аспирант лаборатории восстановления метаболизма двухцепочечных разрывов ДНК в Крик.

«По какой-то причине стволовые клетки развили этот особый механизм защиты концов своих хромосом, который отличается от соматических клеток. Почему он у них есть, мы понятия не имеем, но это интригует. Это открывает много вопросов, которые будут держать нас в напряжении на долгие годы».

Команда также помогла прояснить годы неопределенности в отношении того, играют ли сами t-петли роль в защите концов хромосом. Они обнаружили, что теломеры в стволовых клетках с t-петлями, но без TRF2 по-прежнему защищены, предполагая, что сама структура t-петли играет защитную роль.

«Вместо того, чтобы полностью противоречить многолетним исследованиям теломеры, наше исследование уточняет «По сути, мы показали, что стволовые клетки защищают свои хромосомные концы иначе, чем мы думали ранее, но для этого все еще требуется t-петля», — говорит Саймон Бултон, автор статьи и руководитель группы в DNA Double Strand Breaks Repair Labolism Laboratory в Крике.

«Лучшее понимание того, как работают теломеры и как они защищают концы хромосом, может дать решающее представление о лежащих в основе процессов, которые приводят к преждевременному старению и раку».

Команда работала в сотрудничестве с Тони Чезаре в Сиднее и другими исследователями из Крика, включая Кэти Ниакан из Лаборатории человеческих эмбрионов и стволовых клеток и Джеймса Бриско из Лаборатории динамики развития в Крике.

Исследователи продолжат эту работу, стремясь подробно понять механизмы защиты теломеры в соматических и эмбриональных клетках.