Una enzima llamada telomerasa juega un papel importante en el envejecimiento y la mayoría de los cánceres, pero hasta hace poco muchos aspectos de la estructura de la enzima no se podían ver claramente.
Ahora, los científicos de UCLA y UC Berkeley han producido imágenes de telomerasa en una resolución mucho más alta que nunca, brindándoles nuevas ideas importantes sobre la enzima. Sus hallazgos, publicados en línea hoy por la revista ciencia , en última instancia, podría conducir a nuevas direcciones para tratar el cáncer y prevenir el envejecimiento prematuro.
"Muchos detalles que solo podíamos adivinar antes, ahora podemos ver sin ambigüedades, y ahora entendemos dónde interactúan los diferentes componentes de la telomerasa", dijo Juli Feigon, profesora de química y bioquímica en la Universidad de UCLA y unautor principal del estudio: "Si la telomerasa fuera un gato, antes podíamos ver su contorno general y la ubicación de las extremidades, pero ahora podemos ver los ojos, los bigotes, la cola y los dedos de los pies".
La investigación reunió a expertos en biología estructural, bioquímica y biofísica, y una amplia gama de técnicas de investigación de vanguardia.
El trabajo principal de la telomerasa es mantener el ADN en los telómeros, las estructuras en los extremos de nuestros cromosomas que actúan como las puntas de plástico en los extremos de los cordones de los zapatos. Cuando la telomerasa no está activa, cada vez que nuestras células se dividen, los telómeros se acortanCuando eso sucede, los telómeros eventualmente se vuelven tan cortos que las células dejan de dividirse o mueren.
Por otro lado, las células con telomerasa anormalmente activa pueden reconstruir constantemente sus capas cromosómicas protectoras y volverse inmortales. Hacer que las células sean inmortales puede parecer una perspectiva prometedora, pero en realidad es dañino porque los errores de ADN se acumulan con el tiempo, lo que daña las células, dijoFeigon, quien también es investigador en el Instituto de Biología Molecular de UCLA y miembro asociado del Instituto de Genómica y Proteómica del Departamento de Energía de UCLA.
La telomerasa es particularmente activa en las células cancerosas, lo que ayuda a que sean inmortales y permite que el cáncer crezca y se propague. Los científicos creen que controlar la longitud de los telómeros en las células cancerosas podría ser una forma de evitar que se multipliquen.
Cuando Feigon comenzó su investigación sobre la telomerasa hace poco más de una década, solo quería aprender cómo funciona la telomerasa; combatir el cáncer y retrasar el proceso de envejecimiento ni siquiera estaba en el fondo de su mente.
"Nuestra investigación puede hacer que esas cosas sean alcanzables, a pesar de que no eran nuestros objetivos", dijo. "Nunca se sabe a dónde irá la investigación básica. Cuando se descubrieron la telomerasa y los telómeros, nadie tenía idea de cuál era el impacto de esola pregunta sería: "¿Cómo se mantienen los extremos de nuestros cromosomas?" Sabíamos que tenía que haber alguna actividad en la célula que lo hiciera ".
Una investigación anterior dirigida por la profesora de la Universidad de California en San Francisco, Elizabeth Blackburn, reveló que la telomerasa era responsable de esta actividad, pero el estudio no conectó la telomerasa con el cáncer y proporcionó poca información sobre su biología estructural. La investigación se realizó utilizandomicroorganismos celulados llamados Tetrahymena thermophila que se encuentran comúnmente en estanques de agua dulce. Blackburn ganó un Premio Nobel en 2009 por el hallazgo.
Desde entonces, Feigon y sus colegas han estado completando piezas del rompecabezas de la telomerasa, también utilizando Tetrahymena. Su último estudio encontró que la telomerasa del microorganismo es más análoga a la telomerasa humana de lo que se pensaba anteriormente.
"Esta es la primera vez que se visualiza una telomerasa completa aislada directamente de su lugar de trabajo natural con una resolución subnanométrica y todos los componentes se identifican en la estructura", dijo Jiansen Jiang, coautor principal del estudio y UCLAerudito postdoctoral. Un nanómetro es equivalente a una billonésima parte de un metro.
Entre las nuevas ideas que informó el equipo :
Feigon sabía que el núcleo catalítico de la enzima Tetrahymena, donde se produce la mayor parte de la actividad de la telomerasa, era un análogo cercano al núcleo catalítico en la enzima humana, pero no sabía previamente si las otras proteínas tenían contrapartes humanas.
"Resulta que casi todas, si no todas, las proteínas de la telomerasa en Tetrahymena tienen proteínas similares en humanos", dijo Feigon. "Ahora podemos usar nuestro sistema modelo para aprender más sobre cómo interactúa la telomerasa en los telómeros".
Feigon y sus colegas están trabajando para completar aún más detalles del rompecabezas de la telomerasa. Su investigación podría conducir al desarrollo de productos farmacéuticos que se dirijan a subunidades específicas de la telomerasa e interrumpan las interacciones entre proteínas.
"Hay mucho potencial para tratar la enfermedad si entendemos profundamente cómo funciona la telomerasa", dijo Feigon.
Entre las tecnologías que los investigadores utilizaron para producir las imágenes innovadoras estaban los microscopios de crioelectrones de la UCLA, que se encuentran en el laboratorio de Z. Hong Zhou, director del Centro de Imágenes Electrónicas para Nanomáquinas en el Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA y coautorLos investigadores también utilizaron espectroscopía de resonancia magnética nuclear, cristalografía de rayos X, espectrometría de masas y métodos bioquímicos.
Henry Chan, estudiante de posgrado de la UCLA, fue coautor principal del artículo. Otros coautores de la UCLA fueron el académico postdoctoral Darian Cash, el ex académico postdoctoral Edward Miracco, el científico Rachel Ogorzalek Loo, el científico senior Duilio Cascio y el graduadoReid O'Brien Johnson, estudiante de UCLA, y Heather Upton, estudiante graduada de UC Berkeley. Los autores principales fueron Zhou, Joseph Loo, profesor de bioquímica de UCLA, y Kathleen Collins, profesora de UC Berkeley.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones GM048123, GM071940, GM103479, R01GM054198 y la National Science Foundation subvención MCB1022379.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Stuart Wolpert. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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