В течение последних 20 лет исследователи работали над тем, чтобы понять, как теломеры защищают концы хромосом от неправильного восстановления и соединения вместе, потому что это имеет важное значение для нашего понимания рака и старения.
В здоровых клетках эта защита очень эффективна, но с возрастом наши теломеры становятся все короче и в конечном итоге становятся настолько короткими, что теряют некоторые из этих защитных функций. В здоровых клетках это способствует прогрессирующему ухудшению нашего здоровья и физической формы с возрастом.
И наоборот, укорочение теломер создает защитный барьер для развития опухоли, который раковые клетки должны преодолеть, чтобы делиться бесконечно.
Мы знаем, что в соматических клетках, которые представляют собой все клетки взрослого организма, за исключением стволовых и гамет, белок TRF2 помогает защитить теломеры.
Он делает это путем связывания и стабилизации петлевой структуры, называемой t-петлей, которая маскирует конец хромосомы. Когда белок TRF2 удаляется, эти петли не образуются, а концы хромосом сливаются вместе, что приводит к образованию «спагетти-хромосом» и гибели клетки.
Однако в этом последнем исследовании исследователи Crick обнаружили, что, когда белок TRF2 удаляется из эмбриональных стволовых клеток мыши, Т-петли продолжают формироваться, концы хромосом остаются защищенными, а клетки в значительной степени не затрагиваются.
По мере того как эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в соматические клетки, этот уникальный механизм защиты концов теряется, и как t-петли, так и защита концов хромосом становятся зависимыми от TRF2. Это говорит о том, что соматические и стволовые клетки защищают свои концы хромосом принципиально разными способами.
«Теперь мы знаем, что TRF2 не нужен для образования t-петель в стволовых клетках, мы делаем вывод, что должен быть какой-то другой фактор, который выполняет ту же работу или другой механизм для стабилизации t-петель в этих клетках, и мы хотим знать что это такое ", – говорит Филип Руис, первый автор статьи и аспирант лаборатории восстановления метаболизма двойных нитей ДНК в Крике.
"По какой-то причине стволовые клетки развили этот особый механизм защиты концов своих хромосом, который отличается от соматических клеток.
Почему они есть, мы понятия не имеем, но это интригует. Это открывает множество вопросов, которыми мы будем заниматься на долгие годы."
Команда также помогла прояснить годы неопределенности относительно того, играют ли сами t-петли роль в защите концов хромосом.
Они обнаружили, что теломеры в стволовых клетках с t-петлями, но без TRF2 все еще защищены, предполагая, что сама структура t-петли играет защитную роль.
"Вместо того, чтобы полностью противоречить многолетним исследованиям теломер, наше исследование уточняет их уникальным способом.
По сути, мы показали, что стволовые клетки защищают свои хромосомные концы иначе, чем мы думали ранее, но для этого по-прежнему требуется t-петля », – говорит Саймон Бултон, автор статьи и руководитель группы лаборатории восстановления метаболизма двухцепочечных разрывов ДНК. Крик.
"Лучшее понимание того, как работают теломеры и как они защищают концы хромосом, может дать важную информацию о лежащих в основе процессов, которые приводят к преждевременному старению и раку."
Команда работала в сотрудничестве с Тони Чезаре в Сиднее и другими исследователями из Крика, включая Кэти Ниакан из Лаборатории человеческих эмбрионов и стволовых клеток и Джеймса Бриско из Лаборатории динамики развития в Крике. "Это яркий пример того, что Crick был создан для продвижения.
Мы действительно смогли извлечь выгоду из опыта наших сотрудников и доступа, который стал возможен благодаря уникальным объектам Crick », – говорит Саймон.
Исследователи продолжат эту работу с целью детального понимания механизмов защиты теломер в соматических и эмбриональных клетках.