I ricercatori di ASU scoprono il punto cruciale nel ciclo catalitico degli enzimi del telomerase

Possiamo restare il giovane forever, o persino riprendiamo la gioventù persa?

La ricerca dal laboratorio del professor Julian Chen nel banco delle scienze molecolari all'Arizona State University recentemente ha scoperto un punto cruciale nel ciclo catalitico degli enzimi del telomerase. Questo ciclo catalitico determina la capacità dell'enzima umano del telomerase di sintetizzare il DNA “ripetizioni„ (i segmenti specifici del DNA di sei nucleotidi) sulle estremità del cromosoma ed in modo da permetta l'immortalità in celle. La comprensione del meccanismo di fondo di atto del telomerase offre i nuovi viali verso efficace terapeutica antinvecchiamento. l'illustrazione che descrive il telomerase degli enzimi questa figura descrive il telomerase come pure i telomeres degli enzimi riguardante un cromosoma.

Le cellule umane tipiche sono mortali e non possono per sempre rinnovarsi. Come dimostrato da Leonard Hayflick un mezzo secolo fa, le cellule umane hanno una durata della vita ripetitiva limitata, con le celle più anziane che raggiungono le celle più presto più giovani di questo limite. Questo “limite di Hayflick„ della durata della vita cellulare direttamente è collegato con il numero delle ripetizioni uniche del DNA trovate alle estremità dei cromosomi genetici del materiale-cuscinetto. Queste ripetizioni del DNA fa parte delle strutture di coperchiamento protettive, definito “telomeres,„ che salvaguardano le estremità dei cromosomi dalle riorganizzazioni indesiderate ed ingiustificate del DNA che destabilizzano il genoma.

Ogni volta la cella si divide, gli strizzacervelli telomeric del DNA e finalmente non riusciranno ad assicurare le estremità del cromosoma. Questa riduzione continua della lunghezza del telomere funziona come “orologio molecolare„ che conta alla rovescia alla conclusione della crescita delle cellule. La capacità diminuita affinchè le celle si sviluppi è associata forte con il trattamento di invecchiamento, con la popolazione diminuita delle cellule direttamente che contribuisce alla debolezza, alla malattia ed all'errore dell'organo.

La fontana della gioventù al livello molecolare

L'opposizione del trattamento restringente del telomere è l'enzima, telomerase, che tiene unicamente il tasto al ritardo o persino ad invertire del trattamento di invecchiamento cellulare. Il Telomerase compensa l'invecchiamento cellulare allungando i telomeres, aggiungenti indietro le ripetizioni perse del DNA per aggiungere il tempo sul conto alla rovescia molecolare dell'orologio, efficacemente estendente la durata della vita della cella. Il Telomerase allunga i telomeres ripetutamente sintetizzando le ripetizioni molto brevi del DNA di sei nucleotidi -- le particelle elementari di DNA -- con la sequenza “GGTTAG„ sul cromosoma cessa da un modello del RNA situato all'interno dell'enzima stesso. Tuttavia, l'attività dell'enzima del telomerase è insufficiente completamente per riparare le ripetizioni telomeric perse del DNA, né per fermare l'invecchiamento cellulare.

Il restringimento graduale dei telomeres pregiudica negativamente la capacità ripetitiva delle cellule staminali adulte umane, le celle che riparano i tessuti nocivi e/o riempiono gli organi di invecchiamento nei nostri organismi. L'attività del telomerase in cellule staminali adulte soltanto rallenta il conto alla rovescia dell'orologio molecolare e completamente non immortala queste celle. Di conseguenza, le cellule staminali adulte diventano esaurito in persone invecchiate dovuto la riduzione di lunghezza del telomere che deriva nei periodi e nella degradazione curativi aumentati del tessuto dell'organo dalle popolazioni insufficienti delle cellule.

Spillatura della capacità piena del telomerase

La comprensione il regolamento e della limitazione dell'enzima del telomerase tiene la promessa di inversione la riduzione del telomere e dell'invecchiamento cellulare con il potenziale di estendere la durata della vita umana e di migliorare la salubrità ed il benessere delle persone anziane. La ricerca dal laboratorio di Chen ed i suoi colleghi, Yinnan Chen, Joshua Podlevsky e Dhenugen Logeswaran, recentemente ha scoperto un punto cruciale nel ciclo catalitico del telomerase che limita la capacità del telomerase di sintetizzare le ripetizioni telomeric del DNA sulle estremità del cromosoma.

“Il Telomerase ha un sistema di frenatura incorporato per assicurare la sintesi precisa delle ripetizioni telomeric corrette del DNA. Questo freno di salvaguardia, tuttavia, egualmente limita l'attività globale dell'enzima del telomerase,„ ha detto il professor Chen. “Trovare un modo rilasciare correttamente i freni sull'enzima del telomerase ha il potenziale di riparare la lunghezza persa del telomere delle cellule staminali adulte ed anche ad invecchiamento cellulare inverso stesso.„

Questo freno intrinseco del telomerase si riferisce ad un segnale di pausa, codificato all'interno del modello del telomerase stesso del RNA, affinchè l'enzima fermi la sintesi del DNA alla conclusione della sequenza “GGTTAG„. Quando il telomerase ricomincia la sintesi del DNA per la ripetizione seguente del DNA, questo segnale di pausa è ancora attivo e limita la sintesi del DNA. Inoltre, la rivelazione del sistema di frenatura definitivo risolve il mistero di decenni di perché un singolo, nucleotide specifico stimola l'attività del telomerase. Specificamente mirando al segnale di pausa che evita il nuovo inizio della sintesi di ripetizione del DNA, la funzione enzimatica del telomerase può essere sovralimentata per evitare meglio la riduzione di lunghezza del telomere, con il potenziale di ringiovanire le cellule staminali adulte umane invecchianti.

Le malattie umane che includono il congenita di dyskeratosis, l'anemia aplastica e la fibrosi polmonare idiopatica geneticamente sono state collegate alle mutazioni che pregiudicano negativamente l'attività del telomerase e/o accelerano la perdita di lunghezza del telomere. Questo telomere accelerato che accorcia molto attentamente somiglia all'invecchiamento prematuro con il deterioramento aumentato dell'organo e ad una durata della vita paziente accorciata dalle popolazioni criticamente insufficienti delle cellule. L'attività aumentante del telomerase è apparentemente la maggior parte del modo di promessa di trattamento delle queste malattie.

Mentre l'attività aumentata del telomerase potrebbe portare la gioventù alle celle invecchianti e fare maturare le malattie del tipo di invecchiamento premature, troppa di buona cosa può essere offensiva per la persona. Appena poichè le cellule staminali giovanili usano il telomerase per compensare la perdita di lunghezza del telomere, le cellule tumorali impiegano il telomerase per mantenere la loro crescita aberrante e distruttiva. La funzione crescente e di regolamentazione del telomerase dovrà essere eseguita con precisione, camminante una riga stretta fra il ringiovanimento delle cellule e un rischio intensificato per lo sviluppo del cancro.

Distinto dalle cellule staminali umane, i somatociti costituiscono la vasta maggioranza delle celle nel corpo umano e mancano dell'attività del telomerase. La carenza del telomerase dei somatociti umani diminuisce il rischio di sviluppo del cancro, poichè il telomerase rifornisce la crescita di combustibile incontrollata della cellula tumorale. Di conseguenza, le droghe che aumentano indiscriminante l'attività del telomerase di tutti i tipi delle cellule non sono desiderate. Verso lo scopo precisamente di aumento dell'attività del telomerase selettivamente all'interno delle cellule staminali adulte, questa scoperta rivela il punto cruciale nel ciclo catalitico del telomerase come nuovo obiettivo importante della droga. Le piccole droghe della molecola possono essere schermate o destinate per aumentare l'attività del telomerase esclusivamente all'interno delle cellule staminali per il trattamento di malattia come pure delle terapie antinvecchiamento senza aumentare il rischio di cancro.

Sorgente: https://asunow.asu.edu/20180223-discoveries-asu-scientists-unveil-immortality-enzyme-telomerase