На изображении показана структура молекул теломера, расположенных на концах хромосомДля сохранения тепла мы прикрываем "концы" тела шапочками и кепками, перчатками и теплыми носками. То же и в мире молекул, концы которых довольно часто прикрыты специальными белками, защищающими молекулярные "терминалы" от деградации и разрушения.

Явление это получило название "кеппинг" (от англ. cap - кепка, шапка). Кеппинг позволяет решить проблему хромосомных концов, или теломеров. Известно, что теломер - это одноцепочная ДНК, представленная чередующимися нуклеотидными блоками по 3-4 буквы генетического кода. Суть проблемы в том, что обычный фермент ДНК-полимераза, ответственный за синтез вещества наших генов, не может копировать одноцепочную молекулу. Для этого существует особый фермент теломераза, который при образовании половых клеток "достраивает" концевую ДНК по матрице... РНК, то есть действует как фермент ретровирусов.

Вторым аспектом проблемы хромосомных концов является то, что одноцепочные концы ДНК летальны для клеток. Это сигнал для запуска механизма репарации ДНК, разорванной, например, рентгеновским или ионизирующим излучением (в т. Ч. ультрафиолетом Солнца), что приводит к приостановке клеточного цикла, а также к деградации концов хромосом и даже их слиянию. Подобное слияние лежит в основе таких давно известных явлений, как транспозония генов и транслокация концов хромосом.

Первое означает "перескок", а второе изменение локализации куска хромосомы. Оба этих нарушения целостности структуры хромосом приводят к раку. Для прикрытия теломеров существует особый белок ТСП - протеин, связывающийся с теломером.

Он состоит из альфа - и бета-субъединиц (р56 и р41 соответственно) и может связываться с одноцепочной ДНК. При этом, как показал рентгеноструктурный анализ, обе частицы белка образуют глубокую ложбинку, в которую, подобно змее, "вползает" цепь ДНК. При этом было сделано удивительное открытие. Впервые показано, что не только белок, но и цепь ДНК меняет свою пространственную форму. Подобная молекулярная кооперация позволяет ДНК глубоко погрузиться в толщу белка, что дает ей надежную защиту, а белку, в свою очередь - точнее распознать специфическую последовательность букв генетического кода, чтобы отличать теломерную ДНК от ее разрывов. В связывании белка с ДНК и распознавании последовательности участвуют самые разные молекулярные силы: водородные связи, ионные и неионные взаимодействия.

А чтобы белку надежнее удерживать цепь ДНК, последние пять ее нуклеотидов образуют своеобразную петлю, которая стабилизируется как альфа-, так и бета-субъединицей. В нормальной здоровой клетке длина теломера с каждым делением уменьшается на постоянную величину. Активность теломераз сильно подавлена (она сохраняется лишь в некоторых клетках, которые очень важны для поддержания жизнедеятельности организма, клетках крови, иммунной системы и половых).

Белок кеппинга смещает теломеразу, не давая ей восстанавливать длину цепи ДНК. Так происходит включение биологических часов, определяющих продолжительность жизни каждой клетки, которая в норме умирает после определенного числа делений. В раковых клетках в результате общего ген-дисбаланса происходит активация теломераз, которые оказываются активнее молекул ТСП. Можно также допустить, что в клетках опухоли ген ТСП каким-то образом ингибирован или даже вообще блокирован, в результате чего становятся возможными такие явления, как транслокация и восстановление длины теломер. Если блокировать белок ученые недавно научились, то теперь надо как-то научиться активизировать ТСП или его ген. Вполне возможно, что раковые клетки удастся "лечить" с помощью введения в них избыточных копий гена ТСП. Игорь ЛАЛАЯНЦ, кандидат биологических наук.

 
Нервы и психика
ЛФК и массаж
Хирургия
Нейрохирургия
Посмотреть
Интересно