ENZYME ĐÓNG VAI TRÒ TRONG QUÁ TRÌNH LÃO HÓA VÀ UNG THƯ

Một enzyme gọi là telomerase đóng một vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa và các bệnh ung thư, nhưng cho đến hiện tại, nhiều khía cạnh của cấu trúc của enzyme chưa được hiểu một cách rõ ràng.

 
 Hiện tại, các nhà khoa học từ UCLA và UC Berkeley đã tạo ra hình ảnh telomerase ở độ phân giải cao hơn trước kia, đem lại cho họ những hiểu biết quan trọng về các enzyme. Phát hiện của họ, được công bố trực tuyến vào ngày 15 tháng 10 trên tạp chí Khoa học, cuối cùng có thể dẫn đến những hướng đi mới trong điều trị ung thư và ngăn ngừa lão hóa sớm.
 
"Nhiều chi tiết, chúng tôi chỉ có thể đoán trước, bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy một cách rõ ràng, và bây giờ chúng ta có thể hiểu nơi mà các thành phần khác nhau của tương tác telomerase," Juli Feigon, một giáo sư hóa học và sinh hóa học tại trường Cao đẳng UCLA và một tác giả cấp của nghiên cứu cho biết. "Giả sử telomerase là một con mèo, trước đó chúng ta có thể nhìn thấy phác thảo chung và vị trí của các chi, nhưng bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy đôi mắt, râu, đuôi và các ngón chân."
 
 Nghiên cứu này đã quy tụ các chuyên gia trong cấu trúc sinh học, hóa sinh và lý sinh, và một loạt các kỹ thuật nghiên cứu tiên tiến.
 
 Công việc chính Telomerase là để duy trì DNA trong telomere, các cấu trúc ở hai đầu của nhiễm sắc thể của chúng ta hoạt động giống như đầu tips ở hai đầu của dây giày. Khi telomerase không hoạt động, mỗi lần tế bào phân chia, telomer lại ngắn hơn. Khi điều đó xảy ra, các telomere cuối cùng trở thành quá ngắn khiến các tế bào ngừng phân chia hoặc chết.
 
 Mặt khác, các tế bào với telomerase hoạt động bất thường liên tục có thể tái tạo lại “mũ bảo vệ” nhiễm sắc thể và trở thành bất tử. Làm các tế bào bất tử nghe có vẻ như là một triển vọng đầy hứa hẹn, nhưng nó gây hại vì lỗi DNA tích lũy theo thời gian, làm tổn thương các tế bào, Feigon, cũng là một nhà nghiên cứu sinh học phân tử tại  UCLA và một thành viên liên kết của UCLA- khoa của viện Năng Lượng Genomics và Proteomics.
 
Telomerase ở trạng thái kích hoạt trong các tế bào ung thư, giúp làm cho tế bào ung thư bất tử và dẫn đến phát triển và di căn tế bào ung thư. Các nhà khoa học tin rằng việc kiểm soát độ dài của telomere trong tế bào ung thư có thể là một cách để ngăn chặn chúng nhân lên.
 
 Khi Feigon bắt đầu nghiên cứu về sơ khởi về telomerase hơn một thập kỷ trước đây, Bà chỉ đơn giản là muốn biết được cách telomerase hoạt động; chống ung thư và làm chậm quá trình lão hóa thậm chí còn chưa nghĩ đến.
 
 "Nghiên cứu của chúng tôi có thể giúp đạt được một số thành tựu khác, mặc dù chúng không phải là mục tiêu của chúng tôi", Bà nói. "Người ta sẽ không biết hết những thành quả từ nghiên cứu cơ bản. Khi telomerase và telomere được khám phá, chưa ai nghĩ ra các ứng dụng của nghiên cứu. Câu hỏi đặt ra là," Làm thế nào hai đầu nhiễm sắc thể duy trì? ' Chúng tôi biết có cơ chế gì đó đang hoạt động trong tế bào. "
 
 Nghiên cứu trước đây do giáo sư UC San Francisco Elizabeth Blackburn tiết lộ rằng telomerase liên quan đến khả năng này, nhưng hướng nghiên cứu telomerase không liên quan đến ung thư và nó đưa ra rất ít thông tin về cấu trúc sinh học. Nghiên cứu được tiến hành bằng cách sử dụng sinh vật nhỏ, đơn bào gọi là Tetrahymena thermophila chúng thường được tìm thấy trong các ao nước ngọt. Blackburn giành được giải thưởng Nobel năm 2009 nhờ vào phát hiện này.
 
Kể từ đó, Feigon và các đồng nghiệp của bà đã được điền vào mảnh ghép telomerase, cũng sử dụng Tetrahymena. Nghiên cứu mới nhất của họ thấy rằng telomerase của vi sinh vật có nhiều điểm đồng so với  telomerase con người.
 
"Đây là lần đầu tiên mà cả một telomerase được phân lập trực tiếp từ môi trường hoạt động tự nhiên đã được thu nhận ở độ phân giải sub-nanometer và tất cả các thành phần được xác định trong cấu trúc," Jiansen Giang, tác giả đồng trưởng nhóm nghiên cứu và là một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ UCLA nói . (Một nanomet tương đương với một phần tỷ mét.)
 
Trong số những thành tựu mới của nhóm được báo cáo:
 
-Các nhà khoa học cho rằng Telomerase có tám sub-units: bảy protein và một RNA. Nhưng Feigon và các đồng nghiệp đã phát hiện ra hai protein bổ sung, Teb2 và Teb3, làm tăng hoạt động của telomerase. "cảm giác rằng  chúng tôi là những người đầu tiên trên thế giới, những người biết về những protein mới thật tuyệt vời," Bà nói. "Những chuỗi ngày nghiên cứu khám phá ra điều mới mẻ, và nó thật tuyệt vời."

- Nhóm nghiên cứu của Feigon cho rằng những sợi RNA tương tác với các protein, nhưng không biết  chính xác nơi mà nó tương tác. Nghiên cứu tìm ra bên  trong "lõi xúc tác" của enzyme được hình thành bởi các RNA và phần của protein TERT và p65, ARN tạo thành một vòng hình donut quanh các protein TERT.

- Các nhà khoa học trước đây biết rằng telomerase chứa ba protein, p75, P45 và P19, nhưng cấu trúc và chức năng của chúng chưa được hiểu rõ. Các nghiên cứu mới xác định cấu trúc của các protein và tiết lộ rằng chúng tương tự như protein được tìm thấy tại các telomere của người.

- Các nhà nghiên cứu đã cho thấy rằng một loại protein quan trọng gọi là P50 tương tác với một số thành phần của telomerase, bao gồm TERT, Teb1 và p75, và mạng lưới tương tác này có ý nghĩa quan trọng đối với chức năng của telomerase.
Feigon biết rằng lõi xúc tác enzyme của Tetrahymena, nơi mà phần lớn các hoạt động của telomerase xảy ra, có điểm tương đồng với lõi xúc tác trong các enzyme của con người, nhưng bà ấy trước đây không biết liệu các protein khác có bản đối chứng của con người.
 
"Hầu hết, chứ không phải tất cả, các protein telomerase ở Tetrahymena có protein tương tự như ở người," Feigon nói. "Bây giờ chúng ta có thể sử dụng mô hình hệ thống để tìm hiểu thêm về cách telomerase tương tác tại các telomere."
 
Feigon và các đồng nghiệp của cô đang làm việc để tìm hiểu chi tiết hơn bài toán telomerase. Nghiên cứu của họ có thể hướng đến sự phát triển của các loại dược phẩm có mục tiêu cụ thể theo từng đơn vị của telomerase và phá vỡ các tương tác giữa các protein.
 
 "Có nhiều tiềm năng điều trị bệnh nếu chúng ta hiểu sâu sắc cách thức hoạt động của telomerase," Feigon nói.
 
- Trong số các công nghệ mà các nhà nghiên cứu sử dụng để tạo ra những hình ảnh mang tính đột phá là kính hiển vi cryoelectron UCLA, được đặt trong phòng thí nghiệm của Z. Hong Zhou, giám đốc của trung tâm hình ảnh điện tử về máy nano tại Viện hệ thống nano California UCLA và là đồng tác giả của nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng hạt nhân quang phổ cộng hưởng từ, X-quang tinh thể, quang phổ khối và phương pháp sinh hóa.
 
 Henry Chan, một sinh viên đại học UCLA, là một tác giả đồng chính của bài báo. Các đồng tác giả là học giả sau tiến sĩ Darian Cash, học giả sau tiến sĩ Edward Miracco, Rachel Ogorzalek Loo, Duilio Cascio và nghiên cứu sinh Reid O'Brien Johnson, tất cả đều ở UCLA; và Heather Upton từ UC Berkeley. Tác giả cấp cao là Zhou, giáo sư hóa sinh UCLA Joseph Loo và giáo sư Kathleen Collins đại học UC Berkeley.
 
 Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (cấp GM048123, GM071940, GM103479, R01GM054198) và Quỹ Khoa học Quốc gia (cấp MCB1022379).
Nguồn: Sciencedaily