Новое понимание того, как теломеры защищают клетки от преждевременного старения

Исследователи из Института молекулярной биологии (IMB) и Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) раскрыли новые секреты теломер — защитных "колпачков" на концах хромосом. Они обнаружили, что молекула РНК под названием TERRA помогает обеспечить восстановление очень коротких (или повреждённых) теломер. Работа, недавно опубликованная в журнале Cell, даёт новое представление о клеточных процессах, регулирующих старение клеток и их выживание при старении организма и раке.

Теломеры защищают концы хромосом, подобно пластиковым наконечникам на шнурках, предотвращающим их распутывание. В течение жизни клетки теломеры постепенно укорачиваются с каждым делением, и защитный "колпачок" становится всё менее эффективным. Если они становятся слишком короткими, это сигнал для клетки о том, что её генетический материал скомпрометирован, и клетка перестаёт делиться. Укорачивание теломер и снижение клеточного деления считаются признаком старения и, вероятно, способствуют этому процессу. Однако укорочение теломер — это также механизм защиты от рака, поскольку высокопролиферативные клетки могут делиться, только если их теломеры не укорачиваются. Таким образом, укорочение теломер — палка о двух концах, и его необходимо тщательно регулировать, чтобы найти баланс между предотвращением старения и рака. Если теломера случайно становится слишком короткой в начале жизни клетки, её необходимо восстановить, чтобы клетка не стала сенесцентной (состарившейся) слишком рано.

В своей новой статье в журнале Cell группа под руководством профессора Брайана Люка показала, что один из ключей к пониманию этой проблемы — TERRA. TERRA — это тип РНК, который специфически накапливается на концах критически коротких теломер, связываясь непосредственно с ДНК, и сигнализирует клетке о необходимости восстановить эти теломеры, позволяя клетке продолжать делиться.

Исследователи поняли, что TERRA накапливается на всех теломерах, но на длинных теломерах она быстро удаляется с помощью белков Rat1 и RNase H2. Эти белки предпочтительно связываются с длинными теломерами и обеспечивают удаление TERRA, но они отсутствуют на критически коротких теломерах, из-за чего TERRA остаётся там дольше. Этот механизм обеспечивает последующее восстановление короткой теломеры, что критически важно для выживания клетки и продолжения делений.

Работа проводилась на дрожжах, однако теломеры и TERRA встречаются у всех организмов с линейными хромосомами. Исследователи ожидают, что их результаты применимы и к человеку. Следующим шагом будет изучение этих процессов в человеческих клетках и их значения для старения и рака.