Sfârşitul îmbătrânirii şi cancerului? Oamenii de știință dezvăluie structura enzimei „nemurirei”, telomeraza

Crearea unui medicament este ca şi cum ați încerca să alegeți un blocaj la nivel molecular.

Sunt două modalități de a acționa. Puteți încerca la întâmplare mii de chei diferite, sperând că veți găsi una potrivită.

Industria farmaceutică face acest lucru tot timpul – uneori examinând sute de mii de compuși, pentru a vedea dacă ei interacționează cu o anumită enzimă sau proteină.

Dar, din păcate, ea nu este întotdeauna eficientă – există mai multe forme de molecule de medicament (en; PDF) decât secunde ce au trecut de la începutul universului.

În calitate de alternativă, ca un spărgător sigur, voi puteți examina cu ajutorul razelor X blocajul pe care doriți să-l deschideți şi a elabora o formă probabilă a cheii din imaginile pe care le obțineți.

Acest lucru este mult mai efectiv la descoperirea medicamentelor, deoarece puteți utiliza modelele de computere pentru a identifica compușii promițători, înainte ca cercetătorii să meargă în laborator cu scopul de al găsi pe cel mai bun.

Acum, un studiu, publicat în Nature (en), prezintă imagini detailate ale unei enzime anti-îmbătrânire esențiale, cunoscută sub numele de telomerază, care sporește speranța că în curând vom putea încetini îmbătrânirea şi vindeca cancerul.

Orice organism își împachetează ADN-ul în cromozomi.

În bacteriile simple, aşa ca E. coli, acesta este un singur cerc mic.

Organismele mai complexe au mult ADN şi mai mulţi cromozomi lineari (22 de perechi, plus cromozomii sexuali).

Cel mai probabil ei au apărut datorită faptului că au oferit un avantaj evolutiv (en), dar ei au şi un dezavantaj.

La sfârșitul fiecărui cromozom este un capac de protecție denumit telomer.

Cu toate acestea, majoritatea celulelor umane nu-l pot copia – ceea ce înseamnă că de fiecare dată când se divid, telomerele devin mai scurte.

Când telomerele devin prea scurte, celula intră într-o stare toxică numită „senescenţă„.

Dacă aceste celule senescente nu sunt eliminate de sistemul imunitar, ele încep să compromită funcția țesuturilor în care locuiesc.

Timp de milenii, oamenii percepeau acest compromis treptat în funcția țesutului fără să înțeleagă ce l-a cauzat.

Noi, pur şi simplu am numit acest proces îmbătrânire (en).

Vedeţi şi: Pentru prima dată, reprogramarea celulară a fost folosită pentru a inversa îmbătrânirea la animalele vii

Introducerea telomerazei, o enzimă specializată în repararea telomerilor prin două căi – capabilă să adauge ADN la capetele cromozomiale.

Prima este proteina numită TERT care face copierea. Al doilea component se numește TR, un mic fragment de ARN care acționează ca un șablon.

Împreună acestea formează telomeraza, care traversează în sus şi în jos pe capetele cromozomilor, copiind șablonul.

În partea de jos, un telomer uman este alcătuit din aproximativ 3000 de copii ale secvenței ADN „TTAGGG” – format şi menținut de telomerază.

Dar, din păcate, producţia de TERT este reprimată de țesuturile umane, excepție făcând doar sperma, ovarele şi unele celule imune.

Îmbătrânirea şi cancerul

Organismele regulează menținerea telomerilor în acest mod, deoarece ei merg ca pe o muchie de cuţit biologică.

Pe de o parte, ei trebuie să înlocuiască celulele pe care le pierd în cursul vieții obișnuite de zi cu zi, prin divizarea celulară.

Pe de altă parte, orice celulă cu o capacitate nelimitată de a se diviza este sămânță unei tumori.

Şi se pare că majoritatea cancerelor umane au telomerază activă şi telomerele mai scurte decât la celulele care le înconjoară.

Acest lucru indică asupra faptului că celula din care a apărut, s-a divizat în mod normal, dar apoi a primit o mutaţie care a abandonat TERT-ul.

Vedeţi şi: Secretul longevităţii îl pot dezvălui mutaţiile găsite în sângele unei femei în vârstă de 115 ani

Cancerul şi îmbătrânirea sunt părţi laterale ale aceleiaşi monede, iar telomeraza, în mare parte, face răsturnarea.

Inhibați telomeraza şi aveți un tratament pentru cancer, activațio şi preveniți senescenţa.

Aşa, cel puțin, este în teorie.

Cercetătorii din spatele noului studiu au fost în măsură nu doar să obţină structura proporției enzimei, dar şi a întregii molecule pe măsură ce ea funcţiona.

Acesta a fost o performanţă care implica utilizarea microscopiei crioelectronice (en) – o tehnică care utilizează un fascicul de electroni (mai degrabă decât lumina) pentru a lua mii de imagini detailate ale moleculelor individuale din diferite unghiuri şi a le combina computațional.

Înainte de elaborarea acestei metode, pentru care oamenii de știință au câştigat Premiul Nobel (en) anul trecut, era necesară cristalizarea proteinelor (en) pentru a le imagina.

Acest lucru de obicei necesită mii de încercări şi mulţi ani de testare, fără careva garanții că va funcționa.

Elixirul tinereții?

Însăşi TERT este o moleculă mare şi, deşi s-a dovedit că prelungește durata de viaţă atunci când este introdusă în şoareci normali folosind terapia genică (en), acest lucru este dificil din punct de vedere tehnic şi plin de dificultăți.

Medicamentele care pot activa enzima care o produce, sunt mult mai efective, mai uşor de livrat şi mai ieftine.

Noi deja știm câţiva compuși pentru inhibarea şi activarea telomerazei – descoperiţi prin procesul greoi de screening aleatoriu pentru medicamente.

Din păcate, ele nu sunt foarte eficiente.

Unele dintre cele mai provocatoare studii implică compusul TA-65 (Cycloastragenol) – un produs natural care experimental lungește telomerii şi a fost declarat că prezintă beneficii la degenerarea maculară în stadiu incipient (en) (pierderea vederii).

Ca urmare, TA65 a fost vândut pe internet şi a determinat cel puţin un proces juridic (ulterior respins (ex)) în legătură cu afirmațiile că a provocat cancer la un utilizator (en).

Această istorie tristă prezintă un important mesaj de sănătate publică, cel mai bine rezumat pur şi simplu ca „nu încercaţi acest lucru acasă, oameni buni”.

Inhibitorii telomerazei pe care îi cunoaștem la moment, totuși, au un beneficiu clinic veritabil în diferite forme de cancer, în special în combinație cu alte medicamente.

Cu toate acestea, dozele necesare sunt relativ ridicate.

Noul studiu este extrem de promițător, deoarece, cunoscând structura telomerazei, putem folosi modele de calculatoare pentru a identifica activatorii şi inhibitorii cei mai promițători şi apoi ai testa pentru a afla care dintre aceştia sunt cei mai eficienți.

Acesta este un proces mult mai rapid decât încercarea aleatorie a diferitor molecule, pentru a vedea dacă acestea funcționează.

Deci, cât de departe putem ajunge? În ceea ce privește cancerul, este greu de spus.

Organismul poate deveni cu ușurință rezistent la medicamentele pentru cancer, inclusiv inhibitorii telomerazei.

Perspectivele pentru încetinirea îmbătrânirii, în cazul în care nu există cancer, este oarecum mai uşor de estimat.

La șoareci, eliminarea celulelor senescente sau dozarea cu telomerază (en) (terapie genică), conduc la creșterea duratei de viaţă cu până la 20% – în ciuda faptului că sunt tehnici ineficiente.

Posibil că la un anumit moment dat intră în joc alte mecanisme de îmbătrânire (en), cum ar fi acumularea de proteine deteriorate.

Dar, dacă am reușit să oprim tipul de îmbătrânire provocat de celulele senescente, care utilizează activarea telomerazei, am putea începe să dedicam toate eforturile noastre pentru a rezolva problemele legate de alte procese implicate aici.

Există toate motivele de a fi optimiști că în curând vom putea trăi mult mai mult şi mai sănătos decât astăzi.

Sursă: The Conversation