Команда сиднейских ученых сделала революционное открытие в биологии теломер, которое имеет последствия для различных состояний, от рака до старения и болезней сердца. Исследовательский проект возглавлял д-р. Тони Чезаре, руководитель отдела целостности генома Детского медицинского исследовательского института (CMRI) в Вестмиде, в сотрудничестве с учеными из CMRI, а также с Катариной Гаус из UNSW в Сиднее.
Теломеры – это сегменты ДНК на концах каждой хромосомы человека. С возрастом длина теломер естественным образом уменьшается. В течение всей жизни укорачивание теломер заставляет стареющие клетки перестать делиться.
Обычно это служит критическим барьером для остановки рака. Однако некоторые люди рождаются с аномально короткими теломерами и страдают от недостаточности костного мозга, фиброза легких и высоких показателей рака. Длина теломер также является важным маркером риска таких заболеваний, как рак, болезни сердца и диабет.
Укорочение теломер заставляет концы хромосом напоминать сломанную ДНК. Однако остается загадкой, почему теломеры с возрастом меняются из здоровых на нездоровые. Это исследование выявило основную причину.
"Мы знали, что теломеры регулируют старение клеток, но наши новые данные объясняют триггер, который делает теломеры нездоровыми,"Доктор. Чезаре сказал. "Теломеры обычно образуют петлевую структуру, в которой конец хромосомы скрыт. Мы обнаружили, что при разворачивании петли теломер обнажается конец хромосомы, и клетка воспринимает это как сломанную ДНК."’
Доктор. Чезаре далее объяснил: "Важна не длина теломер, а структура теломер. По мере того, как теломеры укорачиваются, становится труднее сформировать теломерную петлю."
Кроме того, команда определила, что теломеры также могут изменять структуру в ответ на некоторые химиотерапевтические агенты, что помогает убивать раковые клетки.
Результаты этого исследования также доказали, насколько важны технологические достижения в области исследований. Доктор. Чезаре впервые разработал свои теории о петлях теломер в 2002 году, когда учился на докторскую степень.D. Однако в то время не было технологии, позволяющей легко визуализировать петли теломер с помощью микроскопии.
Однако появление микроскопии сверхвысокого разрешения, за которую в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по химии, позволило увидеть петли теломер с помощью микроскопа. Для завершения этого исследования команда использовала микроскопы сверхвысокого разрешения в четырех исследовательских институтах Сиднея и приобрела первый микроскоп сверхвысокого разрешения Airyscan в Австралии.
"Эта технология позволила нам увидеть в 10 раз больше деталей, чем было раньше,"Доктор. Чезаре сказал. "Мы смогли преодолеть физические пределы света и увидеть структуру петли теломер." Чтобы завершить проект, команда объединила эту революционную технологию с мощными генетическими моделями, имитирующими клеточное старение.
"Мы были лишь второй группой в мире, которая увидела теломерные петли с помощью микроскопов сверхвысокого разрешения, и первой, кто определил их функцию. На реализацию проекта у нас ушло четыре с половиной года. Это были огромные усилия, которые я считал невозможными пять лет назад."’
"Мы показали, что нам нужно понимать не только длину теломер, но и структуру теломер и здоровье теломер. Следующий шаг – спросить, можем ли мы соотнести здоровье человека со здоровьем теломер?? Наша работа предполагает, что в этой истории есть нечто большее, чем просто измерение длины теломер."’
Документ с описанием этих исследований, "Динамика теломер-петли в защите конца хромосомы," был опубликован сегодня в Интернете компанией Molecular Cell.