Ученые кафедры клеточной и молекулярной биологии Калифорнийского университета в Беркли с помощью метода криоэлектронной микроскопии получили самую детальную на сегодняшний момент картину структуры теломеразы человека – фермента, обеспечивающего бессмертие клеток. О результатах проделанной работы и тонкостях строения фермента исследователи поделились в журнале Nature.

Для начала синтеза новой цепи механизму репликации ДНК требуется наличие короткой матрицы, которая затем уничтожается. В ходе процесса на конце каждой хромосомы остаются недореплицированные короткие кусочки, которые с каждым раундом репликации продолжают укорачиваться. Сохранить важные части хромосомы от концевой недорепликации помогают теломеры — области на концах хромосом, состоящие из повторяющихся последовательностей и представляющие собой по сути «резервную» ДНК. Длина теломер ограничивает число клеточных делений определенным значением (пределом Хейфлика). В клеточных линиях длина теломер поддерживается на постоянном уровне ферментом теломеразой, которая сохраняет хромосомные концы и предотвращает их изнашивание, что в свою очередь приводит к старению клеток организма, пишет phys.org.

Поскольку теломераза также участвует в процессах канцерогенеза (образования опухолей), то она представляет большой интерес для ученых в качестве отправной точки для разработки терапии рака — вещества, подавляющие ее активность, смогут останавливать рост опухоли. Однако для разработки эффективных ингибиторов фермента необходимо в деталях представлять его структуру. Общий план строения теломеразы довольно хорошо изучен. На данный момент самая лучшая структура с разрешением в девять ангстрем была получена для теломеразы инфузории тетрахимены. Но, разумеется, основной интерес для медиков представляет структура человеческого фермента. И как раз здесь наблюдается нехватка достаточно качественных данных о ее структуре.

С помощью технологии криоэлектронной микроскопии исследователи из университета Калифорнии в Беркли под руководством Кэтлин Коллинз получили изображения человеческой теломеразы, связанной с субстратом, в субнанометровом разрешении в 7,7 и 8,2 ангстрема.

Необработанные изображения частиц теломеразы

Детальная структура теломеразы

В выявленной структуре все еще не хватает мелких деталей, но в сочетании со знанием последовательности генов теломеразы человека она обеспечивает достаточную информацию, чтобы начать думать о потенциальных лекарственных препаратах, которые помогут замедлить старение и вылечить рак.