W jaki sposób projektowane białka mogą udaremnić raka?
Chromosomy, czyli cząsteczki DNA znalezione w komórkach przenoszących materiał genetyczny, są „zakotwiczone” przez telomery, co zapobiegnie ich „rozplątaniu”. Telomery są również ważne w procesie wzrostu i starzenia się komórek, ale co się dzieje, gdy rak je „porywa” i czy można temu zapobiec?
„Normalna komórka rośnie dokładnie przez taki czas, jaki jest nam potrzebny do rozwoju i utrzymania naszych ciał” - wyjaśnia profesor nadzwyczajny Oliver Rackham z University of Western Australia w Crawley.
W komórkach funkcjonują pewne mechanizmy molekularne, które „mówią” im, jak bardzo mają rosnąć i kiedy należy przestać rosnąć.
Jeden z takich mechanizmów obejmuje telomery, które są „czapeczkami” na końcach chromosomów. Chromosomy niosą informację genetyczną.
Telomery są „przyłączone” do pojedynczych nici DNA, które „wiszą” na końcach lub końcach chromosomów, niejako je zabezpieczając.
„[Komórki] kontrolują swój wzrost za pomocą mechanizmu liczenia molekularnego, który mówi komórce, ile ma lat. Dzieje się to na końcach naszych chromosomów, które mają na sobie małe czapeczki ”- mówi Rackham.
„Za każdym razem, gdy komórka się dzieli” - kontynuuje - „odrobina na czapce chromosomu znika. Gdy czapki skurczą się do określonej długości, komórka wie, że podzieliła się zbyt wiele razy, a następnie przestanie rosnąć lub obumiera ”.
Jak rak dezreguluje wzrost komórek
Ale problemy pojawiają się, gdy telomery nie skracają się stopniowo, tak jak powinny. Przez całe dzieciństwo człowieka telomery są naturalnie „dłuższe”, ponieważ jednostka nadal musi rosnąć i rozwijać się.
Jeśli jednak w wieku dorosłym mechanizm regulujący skracanie telomerów, a tym samym proces starzenia się komórek, zostanie zakłócony, a telomery nie ulegną skróceniu, komórki nadal nieprawidłowo rosną.
Badania wykazały, że dzieje się to w przypadku raka. Jak to ujął Rackham, „komórki [C] ancerów podważają mechanizm liczenia, który obkurcza końce naszych chromosomów, tak że komórki rakowe replikują się w nieskończoność”.
W jaki sposób rak „przejmuje” telomery? „[B] y produkuje enzym zwany telomerazą, którego potrzebujemy, gdy jesteśmy dziećmi i bardzo szybko rośnie, ale którego wytwarzanie przestajemy, gdy przestajemy gwałtownie rosnąć” - wyjaśnia Rackham.
Około 90 procent wszystkich komórek nowotworowych zawiera telomerazę, zaburzając w ten sposób normalny komórkowy mechanizm samoregulacji - zauważa naukowiec.
Te sztuczne białka są „pierwszym”
Rackham i zespół specjalistów z Instytutu Badań Medycznych Harry'ego Perkinsa Uniwersytetu Zachodniej Australii pracowali nad skutecznym sposobem powstrzymania telomerazy przed ułatwianiem nieprawidłowego wzrostu komórek w raku.
Enzym ten działa poprzez „wydłużanie” telomerów znajdujących się na końcach chromosomów, praktycznie „odnawiając” ich żywotność.
Jak donoszą w artykule, który jest obecnie opublikowany w czasopiśmie Nature Communications, zespół Uniwersytetu Zachodniej Australii opracował sztuczne białka, które owijają się wokół końców chromosomów, zapobiegając w ten sposób telomerazie „wzmacniającej” telomery.
„Te białka”, wyjaśnia Rackham, „blokują [jednoniciowy] DNA [zabezpieczony telomerami], aby telomeraza nie mogła go dotknąć”.
„Nasze laboratorium zaprojektowało białka, które po raz pierwszy mogą faktycznie rozpoznawać jednoniciowy DNA i wiązać go. Zasadniczo możemy zaprogramować te białka tak, aby je namierzały ”- zauważa.
W ten sposób zespołowi udało się zakłócić mechanizm molekularny, który rak mógłby „przejąć”, aby napędzać niekontrolowany, a tym samym szkodliwy, wzrost komórek.
Naukowcy wyrazili swoje podekscytowanie swoim odkryciem, argumentując, że rozwój białek zdolnych do wiązania się z jednoniciowym DNA mógłby w przyszłości znaleźć zastosowanie w wielu obszarach terapeutycznych.
„W tym badaniu wykazaliśmy, że mamy możliwość zaprojektowania białek, które rozpoznają określone sekwencje [jednoniciowego DNA] będące przedmiotem zainteresowania, z wieloma potencjalnymi zastosowaniami w biologii i biotechnologii” - podsumowują autorzy.
