«Мы давно знали, что теломераза не раскрывает всей истории того, почему теломеры хромосом имеют заданную длину, но с помощью инструментов, которые у нас были, было трудно понять, какие белки отвечают за теломеразу. свою работу », — говорит Кэрол Грейдер, доктор философии, профессор Дэниела Натанса и директор отдела молекулярной биологии и генетики Института фундаментальных биомедицинских наук Джонса Хопкинса. Грейдер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2009 года за открытие теломеразы.Грейдер отмечает, что точное определение того, что необходимо для удлинения теломер, имеет широкие последствия для здоровья, поскольку укороченные теломеры участвуют в старении и в таких разнообразных заболеваниях, как заболевания легких и костного мозга, в то время как слишком длинные теломеры связаны с раком.
Поскольку теломеры естественным образом укорачиваются каждый раз, когда ДНК копируется при подготовке к делению клетки, клеткам необходим хорошо отлаженный процесс, чтобы продолжать добавлять нужное количество строительных блоков обратно в теломеры на протяжении всей жизни организма.Но до сих пор исследователи были обременены ограничивающим и трудоемким тестом на предмет того, участвует ли данный белок в поддержании длины теломер, тестом, который сначала требует блокирования предполагаемого действия белка в выращенных в лаборатории клетках, затем заставляет клетки расти и делить примерно на три месяца, чтобы можно было выявить заметные различия в длине теломер.
Помимо того, что он отнимает много времени, этот тест вообще нельзя использовать для белков, потеря которых убьет клетки до трехмесячной отметки.Чтобы найти лучший инструмент, аспирантка Стелла Суйонг Ли, работающая в лаборатории Грейдера, начала с концепции, используемой для измерения длины теломер в дрожжах. Идея заключалась в том, чтобы искусственно разрезать теломеры клеток млекопитающих, а затем обнаружить удлинение теломеразой — тест, который займет меньше суток и может быть выполнен, даже если заблокированные белки необходимы для деления клеток. Но для перехода от дрожжей к млекопитающим возникло множество непредвиденных технических трудностей, и проект занял почти пять лет.
Грейдер благодарит Ли за его конечный успех.Для пробного запуска нового теста, получившего название «добавление теломер, инициированных de novo» (ADDIT), группа Грейдера исследовала фермент под названием ATM-киназа. «Было известно, что киназа ATM участвует в репарации ДНК, но были противоречивые сообщения о том, играет ли она роль в удлинении теломер», — говорит Грейдер. Ее команда заблокировала фермент в лабораторных клетках мыши и использовала ADDIT, чтобы обнаружить, что он действительно необходим для удлинения теломер. Они проверили результат, используя старый трехмесячный тест на теломер, и получили тот же результат.
Команда также обнаружила, что в нормальных клетках мыши препарат, блокирующий фермент PARP1, активирует киназу ATM и стимулирует удлинение теломер. По словам Грейдер, это открытие является доказательством принципа лекарственного удлинения теломер для лечения коротких теломер, таких как недостаточность костного мозга, но она предупреждает, что препарат-ингибитор PARP1 сам по себе не обладает таким же эффектом удлинения теломер у человека. клетки, как это происходит в клетках мыши.
Группа Грейдера планирует использовать ADDIT, чтобы узнать больше о биохимическом пути удлинения теломер, частью которого является киназа ATM, а также о других путях, которые помогают определить длину теломер. «Потенциальные возможности применения очень интересны, — говорит Ли. «В конечном итоге ADDIT может помочь нам понять, как клетки находят баланс между старением и неконтролируемым ростом раковых клеток, что очень интригует».