Los investigadores de ASU destapan paso crucial en ciclo catalítico de la enzima del telomerase

¿Podemos tirante forever joven, o aún recuperamos la juventud perdida?

La investigación del laboratorio de profesor Julian Chen en la escuela de ciencias moleculares en la universidad de estado de Arizona destapó recientemente un paso crucial en el ciclo catalítico de la enzima del telomerase. Este ciclo catalítico determina la capacidad de la enzima humana del telomerase de sintetizar la DNA “repeticiones” (los segmentos específicos de la DNA de seis nucleótidos) sobre extremos del cromosoma, y así que permita la inmortalidad en células. La comprensión del mecanismo subyacente de la acción del telomerase ofrece nuevas avenidas hacia la terapéutica antienvejecedora efectiva. el ejemplo que representa el telomerase de la enzima esta figura representa el telomerase así como los telomeres de la enzima en relación con un cromosoma.

Las células humanas típicas son mortales y no pueden renovarse para siempre. Según lo demostrado por Leonard Hayflick hace un medio siglo, las células humanas tienen una vida útil replicativa limitada, con más viejas células alcanzando células más pronto que más jovenes de este límite. Este “límite de Hayflick” de vida útil celular se relaciona directamente con el número de repeticiones únicas de la DNA encontradas en los extremos de los cromosomas genéticos del material-cojinete. Estas repeticiones de la DNA son parte de las estructuras que capsulan protectoras, llamada los “telomeres,” que salvaguardan los extremos de cromosomas de los cambios indeseados e injustificables de la DNA que desestabilizan el genoma.

Cada vez que la célula divide, la DNA telomeric encoge y no podrá eventual asegurar los extremos del cromosoma. Esta reducción contínua del largo del telomere funciona como un “reloj molecular” ese las cuentas hacia abajo al final del incremento de la célula. La capacidad disminuida para que las células crezcan se asocia fuertemente al proceso del envejecimiento, con la población reducida de la célula contribuyendo directamente a la debilidad, a la enfermedad, y a la falla del órgano.

La fuente de la juventud en el nivel molecular

Contrarrestar la contracción del telomere es la enzima, el telomerase, que lleva a cabo únicamente la llave a demorar o aún a invertir el proceso del envejecimiento celular. El Telomerase compensa el envejecimiento celular alargando los telomeres, agregando detrás repeticiones perdidas de la DNA para agregar tiempo sobre la cuenta regresiva molecular del reloj, prolongando efectivo la vida útil de la célula. El Telomerase alarga telomeres en varias ocasiones sintetizando repeticiones muy cortas de la DNA de seis nucleótidos -- los bloques huecos de la DNA -- con la serie “GGTTAG” sobre el cromosoma termina de un patrón del ARN situado dentro de la enzima sí mismo. Sin embargo, la actividad de la enzima del telomerase es escasa para restablecer totalmente las repeticiones telomeric perdidas de la DNA, ni para parar el envejecimiento celular.

El encogerse gradual de telomeres afecta negativo a la capacidad replicativa de las células madres adultas humanas, las células que restablecen tejidos dañados y/o llenan órganos del envejecimiento en nuestras carrocerías. La actividad del telomerase en células madres adultas retrasa simplemente la cuenta regresiva del reloj molecular y no inmortaliza totalmente estas células. Por lo tanto, las células madres adultas se convierten agotado en los individuos envejecidos debido a la grasa del largo del telomere que da lugar a épocas y a la degradación curativas crecientes del tejido del órgano de poblaciones inadecuadas de la célula.

Golpear ligeramente la capacidad máxima del telomerase

La comprensión de la regla y de la limitación de la enzima del telomerase mantiene la promesa de invertir la grasa del telomere y el envejecimiento celular con el potencial de prolongar vida útil humana y de perfeccionar la salud y la salud de individuos mayores. La investigación del laboratorio de Chen y sus colegas, Yinnan Chen, Joshua Podlevsky y Dhenugen Logeswaran, destapó recientemente un paso crucial en el ciclo catalítico del telomerase que limita la capacidad del telomerase de sintetizar repeticiones telomeric de la DNA sobre extremos del cromosoma.

El “Telomerase tiene un sistema de frenos incorporado para asegurar la síntesis exacta de las repeticiones telomeric correctas de la DNA. Este freno de salvaguardia, sin embargo, también limita la actividad total de la enzima del telomerase,” dijo a profesor Chen. “Encontrar una manera de liberar correctamente los frenos en la enzima del telomerase tiene el potencial de restablecer el largo perdido del telomere de células madres adultas e incluso al envejecimiento celular reverso sí mismo.”

Este freno intrínseco del telomerase refiere a una señal de pausa, codificada dentro del patrón del telomerase sí mismo del ARN, para que la enzima pare síntesis de la DNA en el final de la serie “GGTTAG”. Cuando el telomerase recomienza la síntesis de la DNA para la repetición siguiente de la DNA, esta señal de pausa sigue siendo active y limita síntesis de la DNA. Por otra parte, la revelación del sistema de frenos finalmente resuelve el misterio de hace décadas de porqué un nucleótido único, específico estimula actividad del telomerase. Específicamente apuntando la señal de pausa que evita el recomienzo de síntesis de la repetición de la DNA, la función enzimática del telomerase se puede sobrealimentar para stave mejor lejos la reducción del largo del telomere, con el potencial de rejuvenecer a las células madres adultas humanas de envejecimiento.

Las enfermedades humanas que incluyen congenita del dyskeratosis, la anemia aplástica, y la fibrosis pulmonar idiopática genético se han conectado a las mutaciones que afectan negativo a actividad del telomerase y/o aceleran la baja del largo del telomere. Este telomere acelerado que se acorta de cerca se asemeja al envejecimiento prematuro con el deterioro creciente del órgano y a una vida útil paciente acortada de poblaciones crítico escasas de la célula. La actividad cada vez mayor del telomerase es los medios aparentemente más prometedores de tratar estas enfermedades.

Mientras que la actividad creciente del telomerase podría traer la juventud a las células de envejecimiento y curar prematuro envejecimiento-como enfermedades, demasiado de una buena cosa puede ser perjudicial para el individuo. Apenas pues las células madres jóvenes utilizan el telomerase para compensar baja del largo del telomere, las células cancerosas emplean el telomerase para mantener su incremento aberrante y destructivo. La función del telomerase que aumenta y de regulación tendrá que ser realizada con la precisión, recorriendo una línea estrecha entre el rejuvenecimiento de la célula y un riesgo aumentado para el revelado del cáncer.

Distinto de las células madres humanas, las células somáticas constituyen a la gran mayoría de las células en el cuerpo humano y faltan actividad del telomerase. La deficiencia del telomerase de células somáticas humanas reduce el riesgo de revelado del cáncer, pues el telomerase aprovisiona de combustible incremento incontrolado de la célula cancerosa. Por lo tanto, las drogas que aumentan actividad del telomerase indistintamente de todos los tipos de la célula no se desean. Hacia la meta exacto de aumentar actividad del telomerase selectivamente dentro de las células madres adultas, este descubrimiento revela el paso crucial en ciclo catalítico del telomerase como nuevo objetivo importante de la droga. Las pequeñas drogas de la molécula se pueden revisar o diseñar para aumentar actividad del telomerase exclusivamente dentro de las células madres para el tratamiento de la enfermedad así como de las terapias antienvejecedoras sin el aumento del riesgo de cáncer.

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