Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что длина теломер подчиняется иной схеме, чем считалось до сих пор, передает портал Качественный Казахстан.

Мы зависим от способности наших клеток делиться и размножаться, будь то замена обгоревшей кожи или пополнение кровоснабжения и восстановление после травм. Хромосомы, которые несут все наши генетические инструкции, должны быть полностью скопированы во время деления клеток. Теломеры, закрывающие концы хромосом, играют решающую роль в процессе обновления клеток, оказывая непосредственное влияние на здоровье и болезни.

Фермент теломераза играет ключевую роль в поддержании длины теломер при репликации хромосом во время деления клеток. Профессор Калифорнийского университета в Санта-Крусе Кэрол Грейдер изучает теломеры и теломеразу более 30 лет. Благодаря открытиям, которые она сделала за это время, она и двое ее коллег получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2009 году. Поэтому результаты последнего исследования теломер не должны были их удивлять. И все же они это сделали.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что длина теломер подчиняется иной схеме, чем считалось до сих пор. Вместо того чтобы длины теломер попадали в один общий диапазон от самых коротких до самых длинных для всех хромосом, это исследование показывает, что разные хромосомы имеют отдельные распределения длины теломер на концах.

По словам Грейдер, это открытие означает, что мы не до конца понимаем молекулярный процесс, регулирующий длину теломер. Это важно, поскольку длина теломер влияет на здоровье человека: 

«Когда теломеры становятся слишком короткими, у вас возникают возрастные дегенеративные заболевания, такие как легочный фиброз, недостаточность костного мозга и иммуносупрессия, — сказала Грейдер. — С другой стороны, если теломеры слишком длинные, это предрасполагает к определенным типам рака».

Без теломеразы теломеры становились бы все короче и короче по мере того, как клетка делилась снова и снова. За последние 30 лет исследования Грейдер и других подтвердили, что короткие теломеры приводят к дегенеративным заболеваниям, а также показали, что длина теломер находится в определенном диапазоне.

Но эта статья бросает вызов научному консенсусу, показывая, что единый диапазон длин теломер слишком широк. Измерив теломеры 147 человек для этого исследования, исследователи обнаружили у одного человека, что средняя длина теломер по всем хромосомам составляла 4300 оснований ДНК. Затем, когда они выделили определенные хромосомы, они обнаружили, что длина большинства теломер значительно отличается от этого среднего значения. В одном случае длины различались на целых 6000 оснований, что Грейдер описывает как «потрясающее».

Кроме того, они обнаружили, что у всех 147 человек одни и те же теломеры чаще всего были самыми короткими или самыми длинными, а это означает, что теломеры на определенных концах хромосом могут быть первыми, которые вызывают отказ стволовых клеток.

Чтобы провести такие точные измерения на молекулярном уровне, команда Грейдер использовала метод, изобретенный в Калифорнийском университете в Санта-Крус, под названием «секвенирование нанопор», революционный метод считывания ДНК и РНК, который оказал огромное влияние на исследования в области геномики с момента его дебюта на рынке в 2014 году.

Технология нанопор позволила добиться некоторых из наиболее значительных достижений в области геномики, таких как создание полного генома человека и секвенирование геномов COVID-19, что делает ее решающей в борьбе за прекращение пандемии. Калифорнийский университет в Санта-Крус передал лицензию на концепцию технологии секвенирования нанопор британской компании Oxford Nanopore Technologies, которая создала MinION, первый портативный секвенатор ДНК.

Примечательно, что, по мнению изобретателей секвенирования нанопор, исследование Грейдер доказывает, что способность этого метода продвигать научные исследования продолжает развиваться. Марк Акесон, почетный профессор биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета в Санта-Крус, отмечает, что в интернете также были опубликованы два препринта исследования, подтверждающие основные выводы статьи Грейдер.

«По моему мнению, это самая важная статья на основе нанопор, посвященная биологии человека с момента появления MinION, — сказал Эйксон.—  Легко представить себе широкое использование их анализа длины теломер в клинике».

Такое точное считывание ДНК позволило команде Грейдер точно определить последовательности, прилегающие к теломерам, и выдвинуть гипотезу, что именно в этих областях теломераза регулирует длину. «И если это правда, — говорит Грейдер, — эти области и белки, которые с ними связываются, могут служить потенциальными мишенями для новых лекарств для предотвращения заболеваний».

Кроме того, их процесс «профилирования теломер» посредством секвенирования нанопор может послужить моделью для разработки дополнительных анализов на основе MinION для высокопроизводительного скрининга лекарств.

Источник: Science