Forskere finder instruktioner i junk-DNA

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Russiske molekylærbiologer har fundet ud af, at junk-DNA'et i enderne af kromosomerne indeholder instruktioner til at syntetisere et protein, der hjælper celler med ikke at dø af stress. Deres resultater blev præsenteret i tidsskriftet Nucleic Acids Research.

"Dette protein er interessant, fordi det findes i RNA, som tidligere blev betragtet som ikke-kodende, en af telomerasens" hjælpere. Vi opdagede, at det kan have en anden funktion, hvis det ikke er i cellekernen, men i dets cytoplasma telomerase kan bringe videnskabsmænd tættere på skabelsen af "ungdommens eliksir" og hjælpe i kampen mod kræft," sagde Maria Rubtsova fra Lomonosov Moscow State University, hvis ord rapporteres af universitetets pressetjeneste.

Nøglen til udødelighed

Embryonets celler og embryonale stamceller er nærmest udødelige set ud fra et biologisk synspunkt - de kan leve næsten uendeligt i et passende miljø og dele sig et ubegrænset antal gange. I modsætning hertil mister celler i en voksens krop gradvist deres evne til at dele sig efter 40-50 delingscyklusser og går ind i aldringsfasen, hvilket formodentlig reducerer chancerne for at udvikle kræft.

Disse forskelle skyldes det faktum, at hver deling af "voksne" celler fører til en reduktion i længden af deres kromosomer, hvis ender er markeret med specielle gentagne segmenter, de såkaldte telomerer. Når telomerer bliver for små, "trækker cellen sig tilbage" og holder op med at deltage i kroppens liv.

Dette sker aldrig i embryonale celler og cancerceller, da deres telomerer fornyes og forlænges med hver deling på grund af specielle telomerase-enzymer. De gener, der er ansvarlige for samlingen af disse proteiner, er slukket i voksne celler, og i de senere år har forskere aktivt tænkt på, om det er muligt at forlænge en persons levetid ved at tvangsaktivere dem eller skabe en kunstig analog af telomeraser.

Rubtsova og hendes kolleger har længe undersøgt, hvordan "naturlige" telomeraser hos mennesker og andre pattedyr virker. For nylig var de interesserede i, hvorfor almindelige celler i kroppen, hvor dette protein ikke virker, af en eller anden grund syntetiserer store mængder af en af dets assistenter, et kort RNA-molekyle kaldet TERC.

Denne sekvens på omkring 450 "genetiske bogstaver", forklarer biologen, blev tidligere anset for at være et almindeligt stykke "junk-DNA", som telomerase kopierer og tilføjer til enderne af kromosomerne. Af denne grund var videnskabsmænd ikke meget opmærksomme på strukturen af TERC og de mulige roller af dette fragment af genomet i cellernes liv.

Skjult assistent

Ved at analysere strukturen af dette RNA i humane kræftceller bemærkede Rubtsovas team, at der er en speciel nukleotidsekvens inde i det, som normalt markerer begyndelsen på et proteinmolekyle. Efter at have fundet sådan et nysgerrigt "stykke" undersøgte biologer, om der er analoger i cellerne fra andre pattedyr.

Det viste sig, at de var til stede i DNA fra katte, heste, mus og mange andre dyr, og deres struktur af dette fragment i genomet af hvert af disse dyr faldt sammen med omkring halvdelen. Dette førte genetikere til den idé, at der inde i TERC ikke var meningsløse fragmenter af gamle gener, men et fuldstændig "levende" protein.

De testede denne idé ved at indsætte yderligere kopier af dette RNA i DNA'et fra de samme kræftceller og få dem til at læse mere aktivt sådanne områder. Derudover udførte forskerne en række lignende eksperimenter på E. coli, i hvis genom der ikke er "klassiske" kromosomer og telomeraser.

Det viste sig, at telomerase-RNA faktisk var ansvarlig for syntesen af specielle proteinmolekyler, hTERP, som kun bestod af 121 aminosyrer. Dens øgede koncentration i kræftceller og mikrober, som yderligere eksperimenter viste, beskyttede dem mod forskellige former for cellulær stress og reddede deres liv i tilfælde af overophedning, mangel på mad eller forekomsten af toksiner.

Årsagen til dette, som Rubtsova og hendes kolleger senere fandt ud af, var, at hTERP accelererer processen med at "behandle" stumper af proteiner, RNA og andre molekyler i lysosomer, cellens vigtigste "forbrændingsovne". Dette beskytter dem samtidig mod døden og reducerer markant chancerne for mutationer og udvikling af kræft.

Yderligere eksperimenter vil ifølge genetikere hjælpe os med at forstå, hvordan telomerase og hTERP interagerer med hinanden, og hvordan de kan bruges til at skabe en slags "ungdomseliksir", der er sikker fra et onkologisk synspunkt.