Cientistas da Moscow State University (MSU), trabalhando com uma equipe internacional de pesquisadores, identificaram a estrutura de uma das principais regiões da telomerase - a chamada ribonucleoproteína da "imortalidade celular". Estudos estruturais e funcionais dessa proteína são importantes para o desenvolvimento de potenciais drogas anticâncer. Os resultados do estudo foram publicados em Pesquisa de ácidos nucléicos .

Cada célula passa por um processo de replicação do DNA antes da divisão. Este é um preciso, processo de ajuste fino controlado pelo trabalho coordenado de uma sofisticada maquinaria enzimática. Contudo, devido à natureza do processo de cópia, os terminais das moléculas de DNA não são copiados, e o DNA fica mais curto a cada replicação. Contudo, nenhum dado importante é perdido no processo, como os terminais das moléculas de DNA (telômeros) consistem em milhares de pequenas, regiões repetidas que não carregam informações hereditárias. Quando a reserva de repetições do telômero se esgota, a célula deixa de se dividir, e eventualmente, ele pode morrer. Os cientistas acreditam que este é o mecanismo do envelhecimento celular, que é necessário para a renovação das células e tecidos do corpo.

Mas como cepas "imortais" e células-tronco que dão vida a um grande número de descendentes lidam com isso? É aqui que a enzima telomerase entra em ação. Ele pode restaurar os terminais teloméricos dos cromossomos e, portanto, compensar seu encurtamento durante a mitose. A subunidade catalítica da proteína telomerase trabalha junto com a molécula de RNA, e seu pequeno fragmento é usado como modelo para sintetizar repetições teloméricas. Cientistas da MSU descobriram a estrutura do fragmento da telomerase responsável por esse processo.

“Nosso trabalho visa a caracterização estrutural do complexo telomerase. Em uma célula viva, inclui uma subunidade catalítica, uma molécula de RNA, um segmento de DNA telomérico, e vários componentes auxiliares. A atividade anormalmente baixa da telomerase causada pela genética pode resultar em condições patogênicas graves (telomeropatia), enquanto sua ativação anômala é a razão para a "imortalidade" celular da maioria dos cânceres conhecidos. Informações sobre a estrutura da telomerase e as relações entre seus componentes são necessárias para a compreensão da função e regulação desta enzima, e no futuro, para controle direto de sua atividade, "disse Elena Rodina, professor assistente do Departamento de Química de Produtos Naturais, Faculdade de Química, MSU.

Trabalhando com fermento termotolerante, um organismo eucariótico modelo, os pesquisadores determinaram a estrutura de um dos principais domínios da subunidade catalítica da telomerase (o chamado domínio TEN) e determinaram quais partes dele são responsáveis ​​pela interação da enzima com a molécula de RNA e o DNA sintetizado. Com base nos dados experimentais obtidos, os cientistas construíram um modelo teórico do núcleo catalítico da telomerase.

A atividade da enzima pode ser descrita de forma simplificada:A telomerase pode ser representada como uma máquina molecular contendo uma molécula de RNA. Esta máquina, com a ajuda de uma parte do modelo do RNA, liga-se ao final de uma longa cadeia de DNA, e sintetiza um fragmento de uma nova cadeia de DNA ao longo do fragmento modelo restante. Depois disso, a máquina da telomerase precisa se mover para a extremidade recém-sintetizada do DNA para continuar a construir a cadeia. Os cientistas presumem que o domínio TEN permite que a telomerase sintetize fragmentos de DNA de comprimento estritamente definido, depois disso, o modelo de RNA deve ser destacado da fita de DNA para se aproximar de sua borda. Assim, o domínio TEN facilita o movimento da enzima para construir uma nova região, ou seja, o próximo fragmento telomérico, e é assim que o ciclo de síntese se repete.

Além disso, os pesquisadores identificaram o núcleo estrutural do domínio TEN que permaneceu inalterado em uma variedade de organismos, apesar de todas as vicissitudes evolutivas, o que indica o importante papel desse núcleo na função da enzima. A equipe também revelou os elementos específicos para diferentes grupos de organismos, que interagem com as próprias proteínas do complexo telomerase individual.

“Os dados obtidos aproximam-nos de uma compreensão da estrutura, função e regulação da telomerase. No futuro, esse conhecimento pode ser usado para criar drogas destinadas a regular a atividade da telomerase - seja para aumentá-la (por exemplo, para aumentar o tempo de vida da célula em biomateriais para transplantologia) ou para reduzir (por exemplo, para que as células cancerosas imortais percam sua imortalidade), "conclui Elena Rodina.