科学家识别“不朽和老化”酶的关键区域

时间：2022-01-28 16:25:04 来源：

这是具有端粒酶RNA和端粒体DNA片段的H多晶型的端粒酶催化亚基的模型。参与寡核苷酸结合的残基标记为红色域中。P发表在文章中。信用：艾琳娜罗娜

来自莫斯科国立大学（MSU）的科学家在国际研究人员中工作，确定了端粒酶的关键区域之一的结构 - 一种细胞不朽的酶。对该蛋白质的结构和功能性研究对于潜在的抗癌药物的发展是重要的。该研究的结果已在高度额定核酸研究杂志中公布。

为了向其后代提供其遗传物质的精确拷贝，每种细胞都会通过键合之前通过DNA复制。这是由复杂的酶机机械的协调工作控制的精确和微调的过程。然而，真核细胞具有复制的问题末端DNA片段：由于复印过程的性质，DNA分子的末端均未偏离，每次复制，DNA变短。然而，该过程中没有重要数据丢失，因为DNA分子（端粒体）的末端由数千个不携带任何遗传信息的小重复区域组成。当端粒重复的储备耗尽时，细胞停止脚化，最终可能会死亡。科学家认为这是细胞衰老的机制，这对于更新体内的细胞和组织是必要的。

但是，“不朽”菌株和干细胞将生命带给大量的后代应对这个问题？这是酶端粒酶发挥作用的地方。它可以恢复染色体的端粒末端，因此可以在有丝分裂期间补偿它们的缩短。端粒酶蛋白质催化亚单位与RNA分子一起工作，其短片段用作合成端粒重复的模板。基于MSU的科学家发现了负责该过程的端粒酶片段的结构。

“我们的作品旨在针对端粒酶复合物的结构表征。在活细胞中，它包括催化亚基，RNA分子，端粒DNA的一段，以及几种辅助组分。遗传引起的致正式低活性的端粒酶可能导致严重的致病病症（切网膜病变），而其异常激活是最着名的癌症的细胞“不朽”的原因。有关端粒酶结构的信息和其组分之间的关系是理解这种酶的功能和调节的必要条件，并且在未来的指导控制中，“Elena Rodina”化学部门的助理教授解释说明自然产品，化学能力，MSU。

使用模型真核生物，热调节酵母，研究人员确定了端粒酶催化亚基（所谓的十个结构域）的主要结构域的结构，并发现其中的哪些部分是酶的相互作用用RNA分子和合成的DNA。基于所得实验数据，科学家构建了端粒酶催化核的理论模型。可以以简化的方式描述酶的活性。端粒酶可以表示为含有RNA分子的分子机。本机借助于RNA的模板部分，结合到长链DNA的结束，并沿剩余的模板片段合成新的DNA链的片段。之后，端粒酶机必须移动到DNA的新合成的末端，以便继续构建链条。根据科学家的假设，十个结构域允许端粒酶在达到RNA模板应该从DNA链中脱离以便从DNA股线脱离以便更接近其边缘后合成严格定义的长度的DNA片段。因此，十个结构域促进酶的运动，以构建新区域，即下一个端粒体片段，这就是如何重复合成循环。

此外，研究人员确定了十个领域的结构核心，这在各种生物中保持不变，尽管所有进化的沧桑，这表明该核心在酶的功能中的重要作用。该团队还揭示了针对不同群体的细胞元素，其与自磷酸异构酶复合物的自身蛋白质相互作用。

“所获得的数据使我们更接近对端粒酶的结构，功能和调节的理解。在未来，这种知识可用于创造旨在调节端粒酶活性的药物 - 以增加它（例如，增加用于移植物学的生物材料中的细胞寿命）或减少（例如，对于不朽的癌细胞失去他们的不朽），“埃琳娜罗娜结束了。

出版物：Olga A Petrova等，“酵母端粒酶逆转录酶N-末端结构域的结构和功能”核酸研究，第46卷，2018年2月16日，第1525-1540页，DOI：10.1093 / NAR / gkx1275.

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