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科学家们发现了癌细胞茁壮成长的秘密,有望阻止癌细胞不断繁殖

2018年06月10日  来源:来宝网    转载

癌症,衰老相关疾病和其他疾病与称为“端粒酶”的重要酶密切相关。加州大学洛杉矶分校的研究人员在“细胞”杂志上报道了这种曾经神秘的酶的最深奥的科学理解,其催化核心——其中大部分活动发生——现在可以在原子分辨率附近看到。

“我们现在看到的不仅仅是时钟的表面,我们看到了内部组件的相互作用如何使它工作,”加州大学洛杉矶分校学院化学和生物化学教授,该研究的资深作者Juli Feigon说,“在每一步中,我们都会越来越近,看到越来越多的细节,现在可以开始推断酶的外观,以及它的功能。了解这可能会促进开发针对特定部件的新药酶。

研究人员在制作DNA的过程中首次报道了端粒酶,并报道了端粒酶催化核心结构的最高水平细节。

“第一次,我们有一个端粒酶的框架或蓝图,”UCLA博士后Lukas Susac说,“我们知道人们有端粒酶突变并且生病,但是我们并不了解它是如何发生的,除了知道端粒酶不起作用外,现在我们可以说问题在于找到端粒酶内的特定位点,也许可以看到为什么这种酶有时不能正常工作,为了治疗疾病,首先我们必须找到问题出现的位置,现在这是可能的,当然,还有一些步骤可以解决。”

端粒酶的主要工作是维持端粒中的DNA,即人类染色体末端的结构。当端粒酶不活跃时,每次细胞分裂时,端粒缩短。当发生这种情况时,端粒最终变得很短以至于细胞停止分裂或死亡。

Feigon是加州大学洛杉矶分校分子生物学研究所的会员,也是加州大学洛杉矶分校能源部基因组学和蛋白质组学研究所的会员,他说,具有异常活性端粒酶活性的细胞可以不断重建其保护性染色体帽并不会死亡。随着时间的推移,这是有害的,因为DNA错误积累和损害细胞。端粒酶在癌细胞中特别活跃,使癌症得以生长和扩散。

Feigon的研究团队利用淡水池中常见的称为“Tetrahymena thermophila”的单细胞微生物进行了这项研究。端粒酶组分在四膜虫中相对广为人知,并且是首先发现端粒酶和端粒的有机体。端粒酶的核心催化核心在包括人类在内的所有生物体中都是相似的。

端粒酶含有专门的“逆转录酶”或一类蛋白质,其具有四个主要区域和几个亚区域。在这项研究中,科学家们已经揭示了酶的逆转录酶中称为“TRAP”的一个大的、以前未知的亚区域。而不是从DNA制到RNA(通常DNA会产生RNA),这使得蛋白质 - 逆转录酶使用RNA来制造DNA;一个广为周知的是HIV逆转录酶,是许多药物的目标。

虽然其他逆转录酶可以复制任何任意的RNA序列并使其脱离DNA,但端粒酶的逆转录酶仅复制特定的6个核苷酸的RNA并且多次制造长链DNA。(核苷酸是DNA和RNA的组成部分。)TRAP在染色体末端添加小片DNA以防止细胞每次分裂时缩短重要部分。

研究人员首次报告了TRAP的结构、形状和重要性以及它与之相互作用的区域。

“科学的喜悦是当你成为世界上第一个看到重要事物的人,”国家科学院院士Feigon说, “我记得当我们看到这个结构时,我们认为我们已经解决了难题中的一个重要部分,并且是唯一见过这个的人,这非常令人兴奋。”

Feigon的研究团队正在了解这些区域如何相互交流和沟通。在科学杂志2015年的一项研究中,Feigon及其同事报道了一个名为“TEN”的主要位置。现在研究人员报告了TEN和TRAP的结构,以及它们如何相互作用并与端粒酶RNA相互作用。研究人员在Cell上报道,科学家归因于TEN区域的许多突变实际上破坏了TEN与TRAP的相互作用。

这是研究人员首次在制作DNA的过程中看到端粒酶。研究人员在催化核心中添加核苷酸至增长的DNA链后立即捕获端粒酶。(催化核心由端粒酶逆转录酶和RNA组成。)

这项研究对抗癌症有什么影响?癌细胞不断繁殖,为此,端粒酶必须高度活跃 - 它不在健康的细胞中。为了减少这一点,了解如何定位酶的活性将是有用的。这项新研究通过提供有关目标部件的线索,使这一目标更接近现实。

(责任编辑:家庭医生在线 )

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