НОВИНИ ОТ БЪДЕЩЕТО: Теломери и теломераза – открития в молекулярната биология
София, 22 април 2015 г. – В Деня на Земята, участници в олимпийските отбори на България по природни науки представиха бъдещето – това, което се случва днес, благодарение на науката. Отборите поканиха представители на медиите у нас на специална среща, за да представят накратко себе си и своята дейност с любопитни новини от света на науката, филм и демострация. Целта на срещата бе да бъде създаден Олипмийски пресклуб – кръг от приятели на образованието и науката. Основна роля на клуба ще бъде да информира обществеността за дейността, постиженията и успехите на олимпийските ни отбори по природни науки, донесли на България стотици медали от най-престижните научни състезания за младежи в света.
На срещата всеки от отборите представи своята новина от бъдещето, на която всички ще станем свидетели съвсем скоро, благодарение на областта, в която съответният отбор се състезава. Ето какво ни разказа отборът по биология за теломерните участъци, едно от важните открития в молекулярната биология.
През 2009 г. Нобеловата награда за медицина и физиология бе присъдена на трима американски учени в областта на молекулярната биология. Елизабет Блекбърн от Университета на Калифорния в Сан Франциско и нейните сътрудници Керъл Грейдър и Джак Шостак бяха наградени за „изясняване на начина по който краищата на хромозомите са защитени чрез подобни на капачки участъци – теломери и за откритието на ензима теломераза, който дава възможност на клетките да се делят непрестанно, без да умират”. Резултатите от техните изследвания намират широко приложение днес като алтернатива при лечение на раковите заболявания, както и за забавяне на процесите на стареенето.
Какво представляват теломерните участъци и защо те се оказват ключов фактор в такива фундаментални и привидно раздалечени области на медицината като рака и стареенето?
Във всяка от нашите клетки (без половите) се съдържат по 46 молекули ДНК, които формират преди всяко клетъчно делене надмолекулни комплекси, наречени хромозоми. Всяка ДНК верига в хромозомата завършва със специална структура, наречени теломер, който представялва многократни повтори на една и съща секвенция, в която не се съдържа генетична информация (при бозайниците това са средно около 10 000 нуклеотида с един и същ повтор ТТАГГГ). Оказва се, че при различните индивиди повторите са от 8000 до 18000 нуклеотида, като при мъжете теломерните участъци са по-къси и по-нестабилни от при жените.
При всяко делене на клетките теломерните участъци се скъсяват с до няколко дестки нуклеотида, поради неспособността на главния ензим при репликацията ДНК-полимераза да синтезира копие на самия край на хромозомата (ДНК-полимеразата се нуждае от зародиш – РНК-праймер, към който да се добавят нови нуклеотиди и който след това се разгражда и замества от ДНК; при всяка следваща репликация в самия край на изоставащата ДНК верига при последния РНК-праймер е невъзможно ДНК-полимеразата да се “намести” и да доизгради крайния участък. Този феномен се нарича краева недорепликация и е един от факторите на биологичното стареене. Оказва се обаче, че по време на ембрионалното развитие в младите организми, както и в стволовите клетки на възрастните, както и при раковите клетки, се синтезира уникален ензим, наречен теломераза, който може да удължава скъсените теломери и така да предпазва хромозомите и клетките.
За съжаление в клетките на възрастните организми в хода на клетъчната диференциация този ензим трайно се инактивира, което води до необратимите процеси на стареене и смърт.
