Ген теломерази - ще один крок до розгадки таємниці старіння і раку

Відкриття, зроблене вченими, допоможе просунутися у вивченні процесів старіння і запобігання раку.

Людське тіло складається з трильйонів живих клітин. Воно старіє в міру того, як ці клітини перестають відтворюватися і ділитися. Вчені давно знають, що гени впливають на старіння клітин і тривалість життя людини, але як саме це відбувається, залишається незрозумілим. Результати нового дослідження дозволили розгадати невеликий фрагмент цієї головоломки, що на крок наблизило вчених до розуміння механізму старіння.

Дослідницька група під керівництвом Цзіюе Чжу (Jiyue Zhu), професора Коледжу фармації і фармацевтичних наук (College of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences), нещодавно виявила ділянку ДНК, відому як VNTR2-1, яка, як виявилося, управляє активністю гена теломерази. Цей ген, як показано в роботі, запобігає старінню деяких типів клітин. Дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ген теломерази контролює активність ферменту теломерази, який допомагає надбудовувати теломери - ковпачки на кінці кожної нитки ДНК, що захищають хромосоми всередині наших клітин. У нормальних клітинах довжина теломер стає трохи коротшою щоразу, коли клітини дублюють свою ДНК перед поділом. Коли теломери стають занадто короткими, клітини більше не можуть ділитися, що призводить до їх старіння і смерті. Однак у деяких типах клітин - включаючи репродуктивні і ракові - активність гена теломерази забезпечує відновлення довжини теломер при копіюванні ДНК. По суті, саме це запускає годинник старіння у потомства, але також є причиною того, що ракові клітини можуть продовжувати розмножуватися і утворювати пухлини.

Знання того, як регулюється і активується ген теломерази і чому він активний тільки в певних типах клітин, може в майбутньому стати ключем до розуміння того, як старіють люди, а також як зупинити поширення раку. Саме тому останні 20 років своєї наукової кар'єри Чжу займається виключно вивченням цього гена.

За словами Чжу, останнє відкриття його команди про те, що VNTR2-1 допомагає керувати активністю гена теломерази, особливо примітно через те, яку частину ДНК представляє цей ген.

"Майже 50% нашого геному складається з повторюваної ДНК, яка не кодує білок. Ці послідовності ДНК зазвичай розглядаються як «сміттєва ДНК» або «темна речовина» нашого геному, і їх важко вивчати. Наше дослідження показує, що одна з цих одиниць насправді має певну функцію - вона посилює активність гена теломерази ",

пояснив Чжу.

Висновки дослідників засновані на серії експериментів, які показали, що видалення даної послідовності з ДНК ракових клітин - як в культурі клітин людини, так і у мишей - призводить до укорачивання теломер, старіння клітин і припинення зростання пухлин. Згодом вчені вивчили довжину послідовності в зразках ДНК, узятих у столітніх європеоїдів і афроамериканців, учасників Georgia Centenarian Study - дослідження, яке проводилося з групою людей у віці 100 років і старше в період з 1988 по 2008 рік. Дослідники виявили, що довжина послідовності ДНК варіювала від 53 повторів - або копій - до 160 повторів.

«Вона сильно варіює, і наше дослідження фактично показує, що ген теломерази більш активний у людей з більш довгою послідовністю»,

сказав Чжу.

Оскільки дуже короткі послідовності були виявлені тільки у афроамериканців, дослідники більш уважно вивчили цю групу і виявили, що столітніх людей з короткою послідовністю VNTR2-1 було відносно небагато порівняно з контрольною групою. Однак, за словами Чжу, варто відзначити, що наявність короткої послідовності не обов'язково означає, що тривалість вашого життя буде коротше, оскільки це означає, що ген теломерази менш активний і довжина ваших теломер може бути коротше, що може знизити ймовірність розвитку раку.

"Наші результати говорять про те, що ця послідовність, VNTR2-1, робить внесок у генетичну різноманітність того, як ми старіємо і як у нас виникає рак. Ми знаємо, що онкогени - або гени раку - і гени-супресори пухлин не пояснюють усіх причин, через які ми хворіємо на рак. Наше дослідження показує, що картина набагато складніша, ніж мутація онкогену, і дає вагомі підстави для того, щоб більш уважно вивчити так звану сміттєву ДНК ",

прокоментував Чжу.

Чжу зазначив, що оскільки афроамериканці живуть у США вже кілька поколінь, багато з них мають європеоїдних предків, від яких вони могли успадкувати частину цієї послідовності. Тому в якості наступного кроку він і його команда сподіваються, що зможуть вивчити послідовність VNTR2-1 в африканській популяції.