Российские учёные открыли новый белок, спасающий клетки от гибели

Новый белок найден в РНК, которая раньше считалась некодирующей.

Фото пресс-службы МГУ.

Российские биохимики совершили открытие, которое поможет в борьбе с онкозаболеваниями и, возможно, приблизит создание новых омолаживающих средств.

Команда под руководством заведующей кафедрой химии природных соединений химического факультета МГУ академика Ольги Донцовой обнаружила новое свойство теломеразной РНК. Это один из ключевых компонентов клеточного фермента — теломеразы. Оказалось, теломеразная РНК кодирует белок, помогающий клеткам человека сопротивляться стрессу. 

В последние годы всё больше внимания уделяется исследованию процессов старения и созданию новых методов омоложения человеческого организма. Специалисты, которые работают в этом направлении, стремятся как можно подробнее изучить механизмы клеточного деления и способности клеток противостоять стрессовым воздействиям. Последние могут быть вызваны различными видами излучения, токсичными веществами или недостаточным питанием клетки.

Большинство клеток, как известно, способно делиться только ограниченное количество раз, поскольку концевые участки ДНК, удваивающиеся при каждом акте деления, с каждым таким актом теряют повторяющиеся участки — теломеры. Как только их количество становится критически малым, дальнейшее деление уже невозможно, и клетка погибает.

Однако науке также известны клетки, способные к практически неограниченному делению. Такой "суперспособностью" обладают эмбриональные клетки, а также (в случае зрелого организма) стволовые и раковые клетки. Дело в том, что в их ядрах активен особый фермент — теломераза, которая достраивает теломеры на концах ДНК и таким способом увеличивает количество циклов деления.

До недавнего времени считалось, что теломеразная РНК является некодирующей, то есть не участвует в синтезе белка в клетке.

Однако в ходе новой работы российские исследователи выявили альтернативную роль теломеразной РНК в соматических клетках человека. Она присутствует в их цитоплазме в неактивной форме и не может участвовать в наращивании теломерной ДНК. Но при этом повышение содержания теломеразной РНК в клетках влияет на их стрессоустойчивость.

Эксперименты показали, что теломеразная РНК всё-таки является кодирующей, в частности, она кодирует синтез белка под названием hTERP. При помощи иммуноблоттинга (высокочувствительный метод выявления белков), иммунофлуоресцентной микроскопии и масс-спектрометрии исследователи доказали, что этот белок присутствует в клетках и состоит из 121 аминокислоты.

Биохимики искусственно повышали содержание этого белка в клетках, а затем обрабатывали их веществами, повреждающими ДНК. Оказалось, что белок hTERP защищает клетки от гибели в результате апоптоза (распада на отдельные тельца, ограниченные мембраной), который развивается в ответ на повреждения ДНК.

Дальнейшие исследования показали, что белок hTERP участвует в модуляции так называемой аутофагии. Это процесс, при котором клетка переваривает свою часть, "пришедшую в негодность", но выживает. (К слову, за изучение "самоедства" клеток японский учёный Ёсинори Осуми получил в 2016 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине.)

Авторы работы уточняют, что изучение аутофагии имеет прикладное значение в исследовании механизмов омоложения организма при помощи радикальных диет. Считается, что клетки, ограниченные в питании, утилизируют собственные белки, в которых со временем накапливается всё больше дефектов.

Другой не менее важный аспект исследования механизмов аутофагии затрагивает её роль в опухолеобразовании. Учёные полагают, что на ранних этапах этого процесса аутофагия снижает риск возникновения опухоли, но по мере прогрессирования болезни тот же механизм способствует выживанию раковых клеток в различных стрессовых условиях.

"Открытие нового белка интересно тем, что он найден в РНК, которая раньше считалась некодирующей. Её очень активно при этом исследуют как компонент теломеразы. Мы открыли, что она может иметь и другую функцию, если находится не в ядре клетки, а в её цитоплазме. Изучение всех свойств теломеразы может приблизить учёных к созданию "эликсира молодости" и содействовать борьбе с раковыми заболеваниями", — заключает соавтор работы, доцент химического факультета МГУ Мария Рубцова.

Научная статья по итогам исследования опубликована в журнале Nucleic Acids Research.

Напомним, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, как удлинение теломер в клетках человека обратило процесс старения вспять