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 Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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