Учёные проследили эволюцию белка-мишени для противораковых препаратов

Сотрудники химического факультета МГУ, факультета фундаментальной медицины МГУ, Сколтеха и Казанского (Приволжского) федерального университета исследовали строение и функции белка Est3 теломеразы – фермента, который может стать мишенью для противораковых препаратов. Как выяснилось, в ходе эволюции пространственная структура белка почти сохранилась, зато изменились его функциональные свойства. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Ученые уделили пристальное внимание концевым фрагментам хромосом, в которые скручена главная молекула организма. Они организованы иначе, чем внутренние участки, и состоят из многократно повторяющихся коротких последовательностей нуклеотидов (теломеров), окруженных набором специальных белков. Такая структура необходима для защиты ДНК от случайного соединения хромосом и от других деструктивных факторов. При каждом делении клетки теломеры укорачиваются, а когда достигается критически малая длина теломерных фрагментов, клетка теряет жизнеспособность.

В «бессмертных» клеточных линиях, к которым относятся и стволовые, и раковые клетки, длина теломер поддерживается на постоянном уровне ферментом теломеразой. Теломераза дрожжей содержит вспомогательные белки Est1 и Est3, которые необходимы для ее функционирования in vivo.

Учёные установили структуру белка Est3 термотолерантных дрожжей Hansenula polymorpha с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В результате были получены данные не только о строении белка, но и о динамических свойствах белковой цепи в растворе. Спектроскопия ЯМР была применена также для идентификации вероятных специфических взаимодействий Est3 с фрагментами ДНК, РНК и других белков, входящих в состав теломеразного комплекса. Методы молекулярной и клеточной биологии были использованы для установления функциональной связи белка Est3 с другими компонентами теломеразы. 

Голос крови. Учёные научились диагностировать рак на ранних стадиях Подробнее

Один из авторов исследования, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник факультета фундаментальной медицины МГУ Владимир Польшаков отметил, что данное исследование дополняет знания о теломеразе – важном ферменте клеток эукариот, поддерживающем целостность генома.  

Особенности структуры Est3 свидетельствуют о том, что в ходе эволюции функциональные свойства белка существенно изменялись при относительном постоянстве его структуры. Так, дрожжевые белки Est3 и один из доменов белка TPP1 человека, связывающегося с теломерами, имеют схожую третичную структуру, но функциональные свойства Est3 и TPP1 различны. Дрожжевой белок Est3 не обязателен для осуществления синтеза цепи ДНК в минимальной искусственной системе in vitro, однако он, наряду с Est1, необходим для формирования стабильного и функционально активного теломеразного комплекса in vivo (в клетке).

Значительный интерес для ученых представляет фермент теломераза, обеспечивающая «бессмертие» опухолевым клеткам. Лекарства, подавляющие активность теломеразы, могут останавливать развитие онкологического заболевания.

Авторы заключают, что чем более станет понятен механизм функционирования фермента теломеразы и чем больше структурных аспектов становится известно, тем ближе станет возможность использовать эту информацию для рационального поиска новых противоопухолевых препаратов. 

Рак в теории. Как ученые объясняют появление опухолей? Подробнее

Ранее британские ученые выяснили, что у мужчин с избыточным отложением жира в области живота риск летального исхода при раке простаты более высок. В исследовании приняли участие 218 тысяч мужчин в возрасте 40-69 лет. За их здоровьем наблюдали более десяти лет.