Wissenschaftler machen verblüffende Entdeckung, finden neue Proteinaktivität in Telomeren

Winzige Telomere an den Spitzen unserer Chromosomen, von denen früher angenommen wurde, dass sie aufgrund ihrer einfachen monotonen DNA-Wiederholungen keine Proteine ​​codieren können, scheinen eine starke biologische Funktion zu haben, die möglicherweise für unser Verständnis von Krebs und Alterung relevant ist.

Berichterstattung im Proceedings of the National Academy of Sciencesdie Forscher der UNC School of Medicine, Taghreed Al-Turki, Ph.D., und Jack Griffith, Ph.D., machten die erstaunliche Entdeckung, dass Telomere genetische Informationen enthalten, um zwei kleine Proteine ​​zu produzieren, von denen eines bei einigen Menschen erhöht ist Krebszellen sowie Zellen von Patienten, die an Telomer-bedingten Defekten leiden.

„Basierend auf unserer Forschung glauben wir, dass einfache Bluttests für diese Proteine ​​ein wertvolles Screening für bestimmte Krebsarten und andere menschliche Krankheiten darstellen könnten“, sagte Griffith, Kenan Distinguished Professor of Microbiology and Immunology und Mitglied des UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. „Diese Tests könnten auch ein Maß für die ‚Gesundheit der Telomere‘ liefern, weil wir wissen, dass sich die Telomere mit zunehmendem Alter verkürzen.“

Telomere enthalten eine einzigartige DNA-Sequenz, die aus endlosen Wiederholungen von TTAGGG-Basen besteht, die irgendwie verhindern, dass Chromosomen aneinander haften. Vor zwei Jahrzehnten zeigte das Griffith-Labor, dass sich das Ende der DNA eines Telomers in sich selbst zurückschlängelt, um einen winzigen Kreis zu bilden, wodurch das Ende verborgen und Chromosom-zu-Chromosomen-Fusionen blockiert wird. Wenn sich Zellen teilen, verkürzen sich Telomere und werden schließlich so kurz, dass sich die Zelle nicht mehr richtig teilen kann, was zum Zelltod führt.

Wissenschaftler identifizierten Telomere erstmals vor etwa 80 Jahren, und aufgrund ihrer monotonen Sequenz vertrat das etablierte Dogma auf diesem Gebiet die Ansicht, dass Telomere keine Proteine ​​kodieren könnten, geschweige denn solche mit starker biologischer Funktion.

Im Jahr 2011 berichtete eine Gruppe in Florida, die an einer erblichen Form von ALS arbeitete, dass der Übeltäter ein RNA-Molekül war, das eine Sechs-Basen-Wiederholung enthielt, die durch einen neuartigen Mechanismus eine Reihe toxischer Proteine ​​erzeugen konnte, die aus zwei Aminosäuren bestehen, die sich nacheinander wiederholen. Al-Turki und Griffith stellen in ihrer Veröffentlichung eine bemerkenswerte Ähnlichkeit dieser RNA mit der RNA fest, die aus menschlichen Telomeren erzeugt wird, und sie stellten die Hypothese auf, dass derselbe neuartige Mechanismus im Spiel sein könnte.

Sie führten Experimente durch – wie im beschrieben PNAS Papier – um zu zeigen, wie Telomer-DNA die Zelle anweisen kann, Signalproteine ​​zu produzieren, die sie VR (Valin-Arginin) und GL (Glycin-Leucin) nannten. Signalproteine ​​sind im Wesentlichen Chemikalien, die eine Kettenreaktion anderer Proteine ​​in Zellen auslösen, die dann zu einer biologischen Funktion führen, die für Gesundheit oder Krankheit wichtig ist.

Al-Turki und Griffith synthetisierten dann VR und GL chemisch, um ihre Eigenschaften mit leistungsstarken Elektronen- und Konfokalmikroskopen zusammen mit modernsten biologischen Methoden zu untersuchen, und zeigten, dass das VR-Protein in einigen menschlichen Krebszellen in erhöhten Mengen vorhanden ist sowie Zellen von Patienten, die an Krankheiten leiden, die auf defekte Telomere zurückzuführen sind.

„Wir halten es für möglich, dass mit zunehmendem Alter die Menge an VR und GL in unserem Blut stetig ansteigt und möglicherweise einen neuen Biomarker für das biologische Alter im Gegensatz zum chronologischen Alter liefert“, sagte Al-Turki, ein Postdoktorand im Griffith-Labor . „Wir glauben, dass Entzündungen auch die Produktion dieser Proteine ​​auslösen können.“

Griffith bemerkte: „Wenn Sie sich gegen die aktuelle Denkweise stellen, liegen Sie normalerweise falsch, weil Sie sich vielen Menschen widersetzen, die so fleißig auf ihrem Gebiet gearbeitet haben Die Entdeckung, dass Telomere zwei neuartige Signalproteine ​​kodieren, wird unser Verständnis von Krebs, Alterung und der Art und Weise, wie Zellen mit anderen Zellen kommunizieren, verändern.

„Viele Fragen müssen noch beantwortet werden, aber unsere größte Priorität ist jetzt die Entwicklung eines einfachen Bluttests für diese Proteine. Dies könnte uns über unser biologisches Alter informieren und auch vor Problemen wie Krebs oder Entzündungen warnen.“