Сайт на студентите от БФ

Днес, 5 октомври 2009, беше присъдена ежегодната нобелова награда за Медицина и Физиология. Носителите на най-престижното научно отличие са Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider и Jack W. Szostak за откритието "как хромозомите са предпазени от теломерите и ензима теломераза"

Тазгодишните лауреати разрешават основен проблем в биологията: как хромозомите могат да се копират напълно по време на клетъчното делене и как се защитават от разграждане. Нобеловите лауреати намират отговора в краищата на хромозомите - теломерите, и ензим, който ги изражда - теломераза.

Хромозомите съдържат ДНК, физическият носител на нашите гени. За да протече правилно клетъчното делене, ДНК трябва да се удвои, и всяка от дъщерните клетки да получи по едно копие от генома. Пораци спецификата на процеса на копиране на ДНК, съществува проблем с довършването на копирането при една от двете ѝ вериги. Това означава, че хромозомите би трябвало да се скъсяват при всяко делене. Така в един момент, делене след делене, те биха се скъсили толкова, че да се засегнат важни гени и клетката да се повреди или да загине. Това обаче не винаги става, именно благодарение на т.нар. теломери.

Теломери - така се наричат участъци в самия край на хромозомите. В своите изследвания Елизабет Блекбърн открива там специфична повтаряща се ДНК последователност. Функцията на тази последователност ССССАА (при Tetrahymena, вид едноклетъчно) не била ясна. По същото време Сзостак наблюдава, че линейна ДНК молекула, нещо като минихромозома, бързо се разгражда при попадане в дрождеви клетки.

Двамата учени обединяват услията си, и прикрепват ССССАА последователността към минихромозомата. Поставена в дрождеви клетки, така модифицираната хромозома остава непокътната. След като ДНК последователност от един организъм "работи" в много различен друг организъм, това означава само едно - фундаментален генетичен механизъм. По-късно става ясно, че теломерни ДНК последователности притежават повечето растения и животни, от амеба до човек.

Блекбърн и нейната докторантка Грейдер започват да изследват дали образуването на теломерна ДНК може да е резултат от действието на неизвестен ензим. На коледа 1984, Грейдер открива следи от ензимна активност в клетъчен екстракт. Наричат ензима теломераза, пречистват го, и доказват, че той съдържа РНК и протеинова компонента. РНКовата част съдържа ССССАА секвенцията. Оказва се, че тя служи като шаблон за изграждането на теломери, докато протеиновата част е необходима за извършването на самия процес. Теломеразата удължава теломерната ДНК, предоставяйки матрица за доизграждането на хромозомата.

Теломерите забавят стареенето на клетките

По-късно, учените откриват, че при клетки с определени мутации, теломерите се скъсяват значително по-бързо. Такива клетки не растат добре и спират да се делят. Когато се внесат мутации в теломеразното РНК се наблюдават същите ефекти. Клетките остаряват преждевременно. Това се отнася и за човешките клетки.

Тези открития имат огромно значение за молекулярната биология. Според много учени скъсяването на теломерите може би е причината за стареенето не само при отделните клетки, ами и организма като цяло. Процесът на стареене обаче се оказва по-сложен, и в момента се счита, че има няколко основни фактора, като един от тях са теломерите. Изследванията в тази област продължават с пълни сили и днес.

Повечето нормални клетки не се делят често, така че техните хромозоми не са изпожени на риск от скъсяване и не е нужна висока активност на теломеразата. Раковите клетки обаче се делят много бързо и до безкрай, и все пак запазват теломерите си. Как се измъкват от участта скъсяване на теломерите и смърт? Едно от обясненията е, че раковите клетки притежават повишена теломеразна активност. Ето защо се преглага лечение на рака чрез намаляване на активността на теломеразата. Тези въпроси се изследват в момента.

Някои наследствени заболявания също се дължат на дефекти в теломеразата. Такива са определени форми на апластична анемия, при които клетките на костния мозък не се делят достатъчно и не се произвеждат необходимия брой кръвни телца, както и някои наследствени дефекти на кожата и белите дробове.

В заключение, откритията на Блекбърн, Грейдер и Сзостак придават нови измерения на разбирането на живота на клетъчно ниво, хвърлят светлина върху механизмите на много заболявания, и стимулират разработването на потенциални нови терапии.