В МФТИ выяснили, как удлиняющий хромосомы белок участвует в ответе на окислительный стресс
Теломераза — это фермент, который удлиняет концы хромосомы, позволяя клеткам обходить лимит на количество делений. Однако субъединицы теломеразы выполняют и другие специфические функции вне ядра клетки. Ученые из МФТИ с коллегами из ИБК РАН и ИБФМ РАН (Пущино) описали поведение одного из компонентов полимеразы — TERT — при окислительном стрессе. Оказалось, что этот белок транспортируется в митохондрии не из ядра, а синтезируется клеткой de novo.
Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports. Митохондрии — органеллы (буквально «маленькие органы»), которые неутомимо работают в клетках человека, чтобы обеспечить дыхание и энергию для всех процессов метаболизма. За это их прозвали «клеточными электростанциями».
Работа митохондрий — это своего рода опасное производство, ведь они используют кислород и генерируют его активные формы (АФК). Такие частицы беспорядочно взаимодействуют с другими, повреждая разные компоненты клетки: портят мембраны, белковые молекулы и вызывают мутации. Результатом могут стать различные болезни и ускоренное старение.
В норме образование АФК сбалансировано работой антиоксидантных систем, которые их нейтрализуют. Однако равновесие может нарушиться, и тогда развивается окислительный стресс. Ему противостоят разные защитные механизмы: небольшие молекулы-антиоксиданты (например, витамины C и E) и специальные ферменты. В ответе на такой стресс участвует и TERT (по-английски Telomerase Reverse Transcriptase, то есть обратная транскриптаза теломеразы), — компонент комплекса теломеразы.
Главная его задача — защита кончиков хромосом (теломер) от «растрачивания» при делении клетки. Однако его субъединицы могут работать и по отдельности, вне ядра. Например, TERC (представляет из себя РНК) защищает T-лимфоциты от программируемой клеточной гибели, нейроны — от повреждения АФК, а также участвует в воспалении. Новая публикация посвящена белку TERT — каталитической субъединице теломеразы — которая, помимо удлинения хромосом, нужна для регуляции экспрессии генов, копирования РНК и имеет особое значение для митохондрий.
Биофизики использовали «бессмертные» клетки линии HeLa, которые исходно получили из опухоли матки и культивируют в лабораториях с середины XX века. Чтобы вызвать у клеток окислительный стресс, ученые добавили в среду культивирования перекись водорода H2O2 до высокой концентрации (500 ммоль). Ранее было показано, что при избытке АФК растет содержание TERT в митохондриях. Однако было непонятно, за счет какого механизма это происходит: транспорта белка в эти органеллы из ядра или его синтеза «на месте» в самих митохондриях.
Чтобы решить вопрос, авторы использовали технологию SNAP-tag: добавление к целевой молекуле небольшого белка-«переходника», к которому, в свою очередь, можно присоединять различные метки. В данном случае это флуоресцентные красители, которые помогли отследить локализацию TERT внутри клетки. Получившие огромную популярность флуоресцентные белки вроде GFP не подходят для исследования уже созревших белков — их структура не позволяет проникнуть внутрь этих органелл.
«Переносимые в митохондрии белки должны пройти через узкие мембранные поры шириной всего 20 ангстрем. Это может происходить либо путем “разворачивания” белка с помощью особых белков-помощников (шаперонов) и последующего повторного сворачивания (фолдинга) уже внутри. Или же за счет котрансляционного импорта, при котором белок синтезируется рибосомой, “сидящей” непосредственно на поре митохондриальной мембраны. Мы исследовали именно импорт (целенаправленный перенос) белка TERT. Необходимо было выяснить, как молекула попадает в митохондрии при воздействии окислительного стресса. В будущем это поможет понять, как клетка отвечает на такой стресс и какую роль в этом ответе играет TERT», — рассказал первый автор статьи Дмитрий Буркатовский из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.
Ученые провели серию экспериментов, используя два подхода. Вначале они однократно окрашивали TERT в клетках перед добавлением перекиси водорода. Затем использовали окрашивание разными красителями — как перед окислительным стрессом, так и после него — что позволило отследить локализацию TERT и его возможное перемещение. Обнаружить транспорт белка из ядра в митохондрии не удалось. Выходит, зрелый TERT, скорее, образуется внутри самих органелл, однако точный механизм предстоит выяснить.
(опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571)
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно