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Les chercheurs d'UCLA ont le modèle de la télomérase qui joue le rôle principal dans le cancer, vieillissant

Le cancer, les maladies liées au vieillissement et d'autres maladies sont attentivement attachés télomérase appelée d'enzymes importantes à une « . » Les chercheurs d'UCLA enregistrent dans la cellule de tourillon la compréhension scientifique la plus profonde pourtant de cette enzyme une fois-mystérieuse, dont le faisceau catalytique -- là où la majeure partie de son activité se produit -- peut maintenant être vu dans la définition atomique proche.

« Nous voyons maintenant pas simplement la face de l'horloge, nous voyons comment l'intérieur de composantes interactif le faire fonctionner, » a indiqué Juli Feigon, un professeur de chimie et de biochimies dans l'université d'UCLA et un auteur supérieur de l'étude. « À chaque opération, nous changeons de plan dedans plus étroitement et voyons les petits groupes de plus en plus, et pouvons maintenant commencer à déduire pas simplement à ce que ressemble l'enzyme, mais également comment elle fonctionne. Sachant qui peut mener au développement des médicaments neufs qui visent les parties spécifiques de l'enzyme. »

En plus d'enregistrer le de plus haut niveau du petit groupe jamais vu de la structure du faisceau catalytique de la télomérase, montrée dans l'animation ci-dessous, l'état de chercheurs pour la première fois elles ont capté la télomérase en cours d'effectuer l'ADN.

« Pour la première fois, nous avons un cadre, ou modèle, de la télomérase, » a dit Lukas Susac, un chercheur post-doctoral d'UCLA dans le laboratoire de Feigon et un auteur de Co-fil. « Nous savons que les gens ont des mutations de télomérase et tombent malades, mais nous n'avons eu aucune compréhension de la façon dont ceci est venue pour être, au delà de connaître leur télomérase ne fonctionne pas. Maintenant nous pouvons dire que le problème est avec un site spécifique dans la télomérase et peut-être voir pourquoi l'enzyme parfois ne fonctionne pas correctement. Pour traiter une maladie, d'abord nous devons localiser où le problème se pose, et maintenant c'est possible. Naturellement, il restent des opérations à aller. »

La fonction principale de la télomérase est de mettre à jour l'ADN en télomères, les structures aux extrémités des chromosomes humains. Quand la télomérase n'est pas en activité, chaque fois que les cellules se divisent, les télomères deviennent plus courts. Quand cela se produit, les télomères éventuellement deviennent si courts que les cellules cessent de se diviser ou meurent.

Les cellules avec la télomérase anormalement active peuvent soutenu reconstruire leurs capuchons chromosomiques protecteurs et ne mourront pas, n'ont pas dit Feigon, qui est également un membre de l'institut de la biologie moléculaire de l'UCLA et un membre d'associé du l'UCLA-Service de l'institut d'énergie de la génomique et de la protéomique. Au fil du temps, c'est nuisible parce que les erreurs d'ADN accumulent et endommagent des cellules. La télomérase est particulièrement en activité en cellules cancéreuses, qui permet au cancer de se développer et écarter.

L'équipe de recherche de Feigon a entrepris l'étude utilisant les micros-organismes unicellulaires « Tetrahymena appelé thermophile, » qui sont couramment trouvés dans les étangs d'eau douce. Les composantes de la télomérase sont relativement réputées dans Tetrahymena, et c'est l'organisme dans lequel la télomérase et les télomères ont été découverts la première fois. Le faisceau catalytique central de la télomérase est assimilé dans tous les organismes, y compris des êtres humains.

La télomérase contient une « transcriptase inverse spécialisée, » ou la classe des protéines, qui ont quatre régions importantes et plusieurs sous-régions. Dans cette recherche, les scientifiques ont indiqué une « TRAPPE » appelée de grande, précédemment non étudiée sous-région dans la transcriptase inverse des enzymes. Au lieu de la copie de l'ADN à l'ARN -- type l'ADN prépare l'ARN, qui effectue des protéines -- ARN d'utilisation de transcriptases inverses pour effectuer l'ADN ; un qui est particulièrement réputé est la transcriptase inverse de VIH, l'objectif de beaucoup de médicaments.

Tandis que d'autres transcriptases inverses peuvent copier n'importe quelle séquence d'ARN arbitraire et effectuer l'ADN hors de lui, les copies de la transcriptase inverse de la télomérase seulement ARN d'un six-nucléotide de détail et fait tant de fois d'effectuer une longue chaîne de l'ADN. (Les nucléotides sont les synthons d'ADN et d'ARN.) des jeux de TRAPPE un rôle essentiel en ajoutant sur des petits morceaux d'ADN aux extrémités des chromosomes pour les maintenir du rapetissement chaque fois que les cellules se divisent.

Les chercheurs enregistrent pour la première fois la structure, forme et signification de TRAPPE, et la région avec laquelle elle agit l'un sur l'autre.

« Une joie de la science est le moment quand vous êtes la première personne au monde pour voir quelque chose importante, » a dit Feigon, un membre de l'académie nationale des sciences. « Je rappelle de regarder cette structure quand nous l'avons obtenue et de penser nous avais résolu une pièce du puzzle significative et étais les seuls gens qui avaient vu ceci. Elle est très passionnante. »

L'équipe de recherche de Feigon apprend comment les régions agissent l'un sur l'autre et communiquent entre eux. Dans une étude 2015 en la Science, Feigon et collègues de tourillon rapportés l'emplacement d'une région importante « DIX appelés. » Maintenant les chercheurs enregistrent les structures de DIX et la TRAPPE, et comment ils agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres et avec de l'ARN de télomérase. Beaucoup de mutations que les scientifiques ont attribuées à la région DIX en fait perturbent l'interaction de DIX avec la TRAPPE, les chercheurs enregistrent en cellule.

C'est la première fois que les chercheurs ont vu la télomérase en cours d'effectuer l'ADN. La télomérase captée par chercheurs juste après qu'elle a ajouté un nucléotide à un réseau croissant d'ADN dans le faisceau catalytique. (Le faisceau catalytique se compose de la transcriptase inverse de la télomérase et ARN.)

Quelles sont les implications de la recherche pour les cancers de combat ? Les cellules cancéreuses continuent la reproduction, et pour que ceci se produise, la télomérase doit être très active -- ce qui n'est pas elle en cellules saines. Pour réduire ceci, il serait utile de savoir viser l'activité enzymatique. Cette recherche neuve porte cet objectif plus près de réalité en fournissant des indices au sujet de quelles pièces à l'objectif.

« Nous avons des analyses très profondes dans comment la télomérase fonctionne et comment les composantes fonctionnent ensemble, » Susac avons dit. « Chacune de ces interactions a pu être une remarque à viser, et probablement perturbe ou améliore le fonctionnement de la télomérase. La précision sera très importante ; heurter simplement la télomérase avec un marteau ne fonctionnera pas. La télomérase est une enzyme très centrale et seule dans beaucoup d'organismes. Maintenant nous avons l'emplacement à orienter pour. »

Les scientifiques avaient l'habitude une « microscopie de cryo-électron » appelée de technique qui leur permet de voir l'enzyme dans le petit groupe extraordinaire, et la modélisation numérique utilisée pour interpréter leurs caractéristiques. L'équipe de recherche a des compétences dans plusieurs domaines, y compris des biochimies, la biologie moléculaire, la bio-informatique et la biophysique.