Wissenschaftler finden Anweisungen in Junk-DNA

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Russische Molekularbiologen haben herausgefunden, dass die Junk-DNA an den Enden der Chromosomen Anweisungen zur Synthese eines Proteins enthält, das Zellen hilft, nicht an Stress zu sterben. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nucleic Acids Research vorgestellt.

„Dieses Protein ist interessant, weil es in RNA vorkommt, die früher als nicht-kodierend galt, einem der „Helfer“der Telomerase. Wir haben entdeckt, dass es eine andere Funktion haben kann, wenn es sich nicht im Zellkern, sondern in seinem Zytoplasma befindet.“. Telomerase kann Wissenschaftlern die Schaffung des „Jugendelixiers“näher bringen und im Kampf gegen Krebs helfen“, sagte Maria Rubtsova von der Lomonossow-Universität Moskau, deren Worte der Pressedienst der Universität berichtet.

Der Schlüssel zur Unsterblichkeit

Die Zellen des Embryos und der embryonalen Stammzellen sind aus biologischer Sicht praktisch unsterblich – sie können in einer angemessenen Umgebung nahezu unbegrenzt leben und sich unbegrenzt oft teilen. Im Gegensatz dazu verlieren Zellen im Körper eines Erwachsenen nach 40-50 Teilungszyklen allmählich ihre Teilungsfähigkeit und treten in die Alterungsphase ein, was vermutlich die Wahrscheinlichkeit verringert, an Krebs zu erkranken.

Diese Unterschiede sind darauf zurückzuführen, dass jede Teilung „erwachsener“Zellen zu einer Verkürzung ihrer Chromosomen führt, deren Enden mit speziellen sich wiederholenden Abschnitten, den sogenannten Telomeren, markiert sind. Wenn die Telomere zu klein werden, "geht" die Zelle in den Ruhestand und nimmt nicht mehr am Leben des Körpers teil.

In Embryonal- und Krebszellen passiert dies nie, da ihre Telomere bei jeder Teilung durch spezielle Telomerase-Enzyme erneuert und verlängert werden. Die Gene, die für den Aufbau dieser Proteine verantwortlich sind, sind in erwachsenen Zellen ausgeschaltet, und in den letzten Jahren haben Wissenschaftler aktiv darüber nachgedacht, ob es möglich ist, das Leben eines Menschen zu verlängern, indem man sie gewaltsam einschaltet oder ein künstliches Analogon von Telomerasen herstellt.

Rubtsova und ihre Kollegen untersuchen seit langem, wie „natürliche“Telomerasen beim Menschen und anderen Säugetieren funktionieren. Kürzlich interessierten sie sich dafür, warum gewöhnliche Zellen im Körper, in denen dieses Protein nicht funktioniert, aus irgendeinem Grund große Mengen eines seiner Assistenten synthetisieren, ein kurzes RNA-Molekül namens TERC.

Diese Abfolge von etwa 450 "genetischen Buchstaben", erklärt der Biologe, galt früher als übliches Stück "Junk-DNA", das die Telomerase kopiert und an die Enden der Chromosomen anfügt. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftler der Struktur von TERC und den möglichen Rollen dieses Genomfragments im Leben von Zellen nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt.

Versteckter Assistent

Bei der Analyse der Struktur dieser RNA in menschlichen Krebszellen stellte Rubtsovas Team fest, dass sich darin eine spezielle Nukleotidsequenz befindet, die normalerweise den Anfang eines Proteinmoleküls markiert. Nachdem Biologen ein so merkwürdiges "Stück" gefunden hatten, überprüften sie, ob es in den Zellen anderer Säugetiere Analoga gibt.

Es stellte sich heraus, dass sie in der DNA von Katzen, Pferden, Mäusen und vielen anderen Tieren vorhanden waren, und ihre Struktur dieses Fragments im Genom jedes dieser Tiere stimmte zu etwa der Hälfte überein. Dies führte Genetiker zu der Idee, dass sich im Inneren von TERC keine bedeutungslosen Fragmente alter Gene befinden, sondern ein vollständig "lebendes" Protein.

Sie testeten diese Idee, indem sie zusätzliche Kopien dieser RNA in die DNA derselben Krebszellen einfügten und sie dazu veranlassten, solche Regionen aktiver zu lesen. Darüber hinaus führten die Wissenschaftler eine Reihe ähnlicher Experimente an E. coli durch, in deren Genom keine "klassischen" Chromosomen und Telomerasen vorkommen.

Es stellte sich heraus, dass die Telomerase-RNA tatsächlich für die Synthese spezieller Proteinmoleküle, hTERP, verantwortlich ist, die nur aus 121 Aminosäuren bestehen. Seine erhöhte Konzentration in Krebszellen und Mikroben, wie weitere Experimente zeigten, schützte sie vor verschiedenen Arten von Zellstress und rettete ihr Leben bei Überhitzung, Nahrungsmangel oder dem Auftreten von Giftstoffen.

Der Grund dafür, wie Rubtsova und ihre Kollegen später herausfanden, war, dass hTERP den Prozess der "Verarbeitung" von Protein-, RNA- und anderen Molekülen in Lysosomen, den wichtigsten "Verbrennern" der Zelle, beschleunigt. Dies schützt sie gleichzeitig vor dem Tod und reduziert die Wahrscheinlichkeit von Mutationen und Krebsentstehung erheblich.

Weitere Experimente, so die Genetiker, werden uns helfen zu verstehen, wie Telomerase und hTERP miteinander interagieren und wie sie verwendet werden können, um eine Art „Jugend-Elixier“zu schaffen, das aus Sicht der Onkologie sicher ist.