Ученые Казанского федерального университета и Московского государственного университета изучили структуру и функции белка Est3 – компонента теломеразы термофильных дрожжей Hansenula polymorpha.
Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports. Новые данные о теломеразе, полученные в ходе исследований, помогут создать противоопухолевые препараты.
Ключевую роль в работе ученых сыграл высокочувствительный ЯМР-спектрометр Казанского федерального университета, установленный в научной лаборатории ЯМР Института физики КФУ.
«Рабочая частота нашего уникального ЯМР-спектрометра с криодатчиком – 700 мегагерц (подобные приборы есть в России только в Институте биоорганической химии РАН). Он позволяет методом ядерного магнитного резонанса определять структуру сложнейших биохимических объектов и выяснять, как они взаимодействуют с мембраной клетки», – сказал руководитель научной лаборатории ЯМР, профессор Института физики КФУ Владимир Клочков.
Исследованием теломеразы термофильных дрожжей Hansenula polymorpha сотрудники кафедры медицинской физики Института физики КФУ (заведующий – профессор А.Аганов) и МГУ (группа под руководством ведущего научного сотрудника факультета фундаментальной медицины МГУ В.Польшакова) занимаются уже несколько лет.
"Теломераза, как и многие сложные ферменты, является не просто белковой молекулой, но комплексом, построенным из нескольких субъединиц. Ранее был изучен фрагмент одной из субъединиц комплекса – белка Est2, сейчас мы исследовали структуру и функции белка Est3. Удалось выяснить, что белок Est3 важен для стабилизации ферментного комплекса как такового", – рассказал один из исследователей, старший научный сотрудник Института физики КФУ Сергей Ефимов.
Он отметил, что ЯМР-спектроскопия позволила выявить пространственную структуру молекулы белка Est3, а также то, как происходит взаимодействие между молекулами.
«При взаимодействии молекул меняются резонансные частоты и другие спектральные характеристики магнитных ядер в их составе, что позволяет увидеть общую картину: как белки взаимодействуют друг с другом или с нитью ДНК; выяснить, какие субъединицы ответственны за прикрепление всего фермента к ДНК, а какие - обеспечивают продвижение комплекса вдоль цепи и восстановление теломеры», – сообщил С.Ефимов.
По словам ученого, аналоги исследованных дрожжевых белков есть в теломеразе высших организмов, в том числе человека. Если удастся разработать лекарства, которые будут воздействовать на один из компонентов теломеразы человека, чтобы подавлять ее активность в опухолевых клетках, то можно будет останавливать прогрессирование онкологических заболеваний.
«По мере роста и жизни организма концевые участки ДНК на хромосомах, так называемые теломеры, укорачиваются. Это ограничивает деление клеток, в которых могло накопиться много ошибок в ДНК. В стволовых и эмбриональных клетках это ограничение снято благодаря теломеразе. Этот фермент восстанавливает теломеры на концах хромосом. Аналогичный процесс запускается и при злокачественном перерождении клеток. Теломеры и системы контроля их длины существуют у всех эукариот, то есть форм жизни, отличных от бактерий и архей», – объяснил роль теломеразы старший научный сотрудник КФУ.