_ Un nou studiu descoperă potențialul ținte la capetele cromozomilor pentru prevenirea bolilor degenerative

Depindem de faptul că celulele noastre se pot împărți și se înmulțesc, fie că este vorba de a înlocui pielea arsă de soare sau de a ne reface alimentarea cu sânge și de a ne recupera după leziuni. Cromozomii, care poartă toate instrucțiunile noastre genetice, trebuie copiați într-un mod complet în timpul diviziunii celulare. Telomerii, care acoperă capetele cromozomilor, joacă un rol esențial în acest proces de reînnoire celulară – cu o influență directă asupra sănătății și bolii.

Enzima telomeraza joacă un rol cheie în menținerea lungimii telomerilor, deoarece cromozomii se replic în timpul diviziunii celulare. Profesorul UC Santa Cruz, Carol Greider, studiază telomerii și telomeraza de peste 30 de ani. Impactul descoperirilor pe care le-a făcut în acea perioadă este motivul pentru care ea, împreună cu doi colegi, a câștigat Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 2009.

Așadar, descoperirile celui mai recent studiu al lui Greider asupra telomerilor ar trebui să" nu am surprins-o. Și totuși, au făcut-o.

Publicat astăzi în Science, un nou studiu descoperă că lungimile telomerilor urmează un model diferit decât a fost înțeles până acum. În loc ca lungimile telomerilor să se încadreze într-un interval general de la cel mai scurt la cel mai lung pe toți cromozomii, acest studiu constată că diferiți cromozomi au distribuții separate ale lungimii telomerilor specifice la sfârșit.

Conform lui Greider, această descoperire înseamnă că avem" nu înțeleg pe deplin procesul molecular care reglează lungimile telomerilor. Acest lucru este important din cauza modului în care lungimea telomerilor afectează sănătatea umană: „Când telomerii devin prea scurti, aveți boli degenerative legate de vârstă, cum ar fi fibroza pulmonară, insuficiența măduvei osoase și imunosupresia”, a spus Greider. „Pe de altă parte, dacă telomerii sunt prea lungi, te predispune la anumite tipuri de cancer.”

Kayarash Karimian, autorul principal al lucrării, este un fost doctor. student în laboratorul lui Greider de la Școala de Medicină a Universității Johns Hopkins. Alți co-autori ai acestui studiu includ cercetători de la Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School și University of Pittsburgh. Greider, un distins profesor de biologie moleculară, celulară și de dezvoltare la UC Santa Cruz și profesor universitar la Johns Hopkins, a fost autorul principal al lucrării și a condus lucrarea.

Fără telomerază, telomerii ar fi devine din ce în ce mai scurtă pe măsură ce o celulă se divide iar și iar. În ultimii 30 de ani, cercetările lui Greider și alții au confirmat că telomerii scurti duc la boli degenerative – precum și că lungimile telomerilor se încadrează într-un anumit interval.

Dar această lucrare contestă consensul științific, arătând că un interval singular de lungime a telomerilor este prea larg. Măsurând telomerii a 147 de persoane pentru acest studiu, cercetătorii au descoperit la o persoană că lungimea medie a telomerilor pe toți cromozomii era de 4.300 de baze de ADN. Apoi, când au izolat cromozomi specifici, au descoperit că majoritatea lungimii telomerilor diferă semnificativ de această medie. Într-un caz, lungimile au diferit până la 6.000 de baze, pe care Greider le descrie ca fiind „atrăgătoare”.

În plus, ei au descoperit că la toți cei 147 de indivizi aceiași telomeri erau cel mai adesea cei mai scurti sau cei mai lungi, ceea ce implică telomeri. pe anumite capete ale cromozomilor poate fi primul care declanșează insuficiența celulelor stem.

Pentru a efectua măsurători atât de precise la nivel molecular, echipa lui Greider a folosit o tehnică inventată la UC Santa Cruz numită „secvențierea nanoporilor”, o metodă revoluționară. metodă de citire a ADN-ului și ARN-ului care a avut un impact imens asupra cercetării genomice de la debutul său pe piață în 2014 ca produs comercial MinION.

Tehnologia Nanopore a permis unele dintre cele mai semnificative progrese în domeniul genomicei, cum ar fi finalizarea unui genom uman fără goluri și secvențierea genomilor COVID-19, făcându-l crucial în lupta pentru a pune capăt pandemiei. . UC Santa Cruz a licențiat conceptul pentru tehnologia de secvențiere a nanoporilor companiei cu sediul în Marea Britanie Oxford Nanopore Technologies, care a făcut din MinION, primul secvențietor de ADN portabil.

În special, în ochii inventatorilor secvențierii nanopori, Studiul lui Greider demonstrează că capacitatea tehnicii de a avansa cercetarea științifică continuă să se dezvolte. Mark Akeson, profesor emerit de inginerie biomoleculară la UC Santa Cruz, observă că două studii preliminare care coroborează descoperirile de bază ale lucrării lui Greider au fost postate și online.

„În opinia mea, acesta este cel mai important nanopor. Lucrare bazată pe biologia umană de când a fost introdus MinION”, a spus Akeson. „Este ușor să ne imaginăm utilizarea pe scară largă a testului lor de lungime a telomerilor în clinică.”

Akeson și David Deamer, de asemenea, profesor emerit de inginerie biomoleculară la Școala de Inginerie Baskin, au fost onorați la Bibliotecă al Congresului de anul trecut pentru inventarea secvențierii nanoporilor. Colegul și prietenul lor, Daniel Branton, un biolog Havard și co-inventator al tehnologiei, a fost, de asemenea, onorat.

Astfel de citiri precise ale ADN-ului au permis echipei lui Greider să identifice secvențele adiacente telomerilor și să formuleze ipoteza că acele zone sunt unde telomeraza reglează lungimea. Și dacă acest lucru este adevărat, Greider a spus că acele regiuni și proteinele care se leagă acolo ar putea servi drept potențiale ținte pentru noi medicamente pentru prevenirea bolilor.

În plus, procesul lor de „profilare a telomerilor” prin secvențierea nanoporilor ar putea servesc ca model pentru dezvoltarea de teste suplimentare bazate pe MinION pentru screening-ul de droguri de mare capacitate.

„Această tehnică accesibilă are un potențial larg răspândit de utilizare în cercetare, diagnosticare și dezvoltare de medicamente”, a spus Greider. „Această lucrare indică faptul că există încă mecanisme nedescoperite pentru reglarea lungimii telomerilor; sondarea acestor mecanisme va informa noi abordări ale cancerului și ale anumitor boli degenerative.”

(Fluierul)