پی‌بردن به ساختار سه‌بعدی بخش اصلی آنزيم تلومراز

[Matin H-d 18145]

تلومراز آنزيمی است که از dna در تلومرها (پايانه‌های کرومزوم‌ها) محافظت می‌کند. در نبود فعاليت تلومراز، هر بار که سلول‌های ما تقسيم می‌شوند تلومرها نيز کوتاه‌تر می‌شود. کوتاه‌شدن تلومرها بخشی ازفرآيند پيری طبيعی است زيرا بيش‌تر سلول‌های بدن انسان فعاليت تلومرازی بالايی ندارند. سرانجام تلومرهای دارای dna که چونان کلاهک‌های پشتيبان در سرهای کرومروزم‌ها رفتار می‌کنند، آن‌چنان کوتاه می‌شوند که سلول‌ها می‌ميرند.

 

اما در برخی سلول‌ها مانند سلول‌های سرطانی ملکول‌های تلومراز که از rna و پروتيين ساخته شده‌اند، بسيار فعال هستند و بر dna پايان کرومروم‌ها (تلومرها) می‌افزايند، از کوتاهی تلومر جلوگيری می‌کنند و بر درازی زندگی سلول می‌افزايند.

 

 

اکنون زيست‌شيمی‌دان‌های ucla مدل ساختمان سه بعدی بخش rna آنزيم تلومراز (دومين اصلی آنزيم) را آشکار کرده‌اند. چون تلومراز نقش بسيار مهمی در سرطان و پيری باز می‌کند، شناخت ساختمان آن می‌تواند رويکردهای تازه‌ای برای درمان بيماری به روی پژوهشگران بگشايد.

هنوز روشن نيست که چگونه rna و پروتيين‌های سازنده‌ی تلومراز برای انجام اين کار جادويی يعنی افزودن بر dna تلومرها، همکاری می‌کنند. اما پژوهشگران يک گام به شناخت اين راز نزديک شده‌اند. بخش rna اين آنزيم برای افزودن بر dna تلومرهای کرومروزم‌های بسيار بنيادی است. اين بخش الگويی دارد که برای رمزدهی چگونگی ساخت تلومرها به کار می‌رود.

[Matin H-d 18145]

برخی گمان می‌کنند اگر دانشمندان بتوانند تلومراز را فعال کنند، آن‌ها بيش‌تر زندگی خواهند کرد.

 

اما پژوهشگران نمی‌خواهند سلول‌های ما برای هميشه تقسيم بشوند، زيرا همچنان که سلول‌ها پيرتر می شوند همه‌ی انواع آسيب‌های dna در آن‌ها انباشته می‌شود. بنابراين، بهتر است در بيشتر سلول‌ها فعاليت تلومراز خيلی افزايش نيابد.

 

چون سلول‌های سرطانی به سرعت تقسيم می‌شوند تلومرهای آن‌ها بايد سريع‌تر از سلول‌های عادی کوتاه‌تر شود. اما با اين‌که تلومراز فعاليت پايينی در بيش‌تر انواع سلول‌های سالم بدن دارد، افزايش ميزان فعاليت تلومراز در سلول‌های سرطانی به بازسازی تلومرها کمک می‌کند. اين سلول‌های سرطانی به دليل تلومرازهای خود، ناميرا می‌شوند و در نتيجه سرطان پيشرفت می‌کند. بنابراين اگر دريابيم تلومراز چگونه کار می‌کند گام بزرگی به سوی درمان بيماری برداشته‌ايم.

[Matin H-d 18145]

پژوهشگران دانشگاه UCLA بيش از دو دهه است که برای آشکار کردن ساختمان اين آنزيم کوشش می‌کنند. بررسی‌های آن‌ها روشن ساخته است که بخش اصلی اين آنزيم (بخش RNA) از سه قطعه ساخته شده است:

1) بخشی به نام «گره‌ دروغين» (pseudoknot) که برای فعاليت تلومراز نياز هست و در آن‌جا سه رشته‌ی RNA به هم نزديک می‌شوند و مارپيچ سه‌گانه می‌سازند.

2) يک حلقه‌ی برآمده‌ی درونی (internal bulge loop) که بسيار ناديده گرفته می‌شد اما اکنون روشن است که نقش مهمی دارد و

3) يک دنباله‌ی مارپيچی (helical extension). اين سه بخش را می‌توانيد در شکل زير ببينيد.

 

[Matin H-d 18145]

اگر بخواهيم تلومراز هدف داروها باشد نخست بايد بدانيم اين آنزيم در هر مرحله از چرخه‌ی سلول چه کار می‌کند و اگر ما ساختار سه‌بعدی آن را به درستی بشناسيم می‌توانيم داروهايی برای فعال‌کردن يا غيرفعال کردن آن بسازيم. بيماری‌هايی هست که جهش در بخش rna يا پروتيين‌های تلومراز به غيرفعال شدن اين آنزيم انجاميده است. دانشمندانی که کشف کردند چگونه کرومزوم‌ها با فعاليت تلومراز محافظت می‌شوند جايزه‌ی نوبل 2009 را دريافت کردند. اما هنوز دانسته‌های اندکی از ساختار اين آنزيم داريم و هنوز ساختار سه بعدی کامل اين آنزيم روشن نشده است. هنوز به درستی نمی‌دانيم بخش rna و بخش پروتيين اين آنزيم چه برهم‌کنش‌هايی دارند.

اکنون روشن شده است که پيچ و تاب‌های rna نقش مهمی در فعاليت آنزيم تلومراز دارد. هم‌چنين حلقه‌ی برآمده‌ی درونی برخلاف آن‌چه گمان نمی‌رفت، نقش مهمی در شکل‌دادن به ساختار سه‌بعدی بخش rna آنزيم تلومراز دارد. همچنين روشن شده است که اين حلقه‌ی برجسته در فعاليت آنزمی تلومراز نيز نقش مهمی دارد.

[Matin H-d 18145]

برای اين که تلومراز فعال شود به RNA تلومراز و پروتيينی به نام رونوشت‌بردار وارونه (reverse transcriptase) تلومراز انسانی نياز دارد. کرومروزم‌ها از رشته‌هايی از نوکلوتيدها ساخته شده‌اند که آن‌ها را به صورت تکراری از حروف A ، C ، G ، T نشان می‌دهيم. همواره باز آلی A با T و باز آلی C با G جفت می شود. درون تلومراز يک الگوی RNA هست که چگونگی ساخته شدند DNA تلومرها را به رمز در خود دارد. تلومراز اين الگو را به کار می‌گيرد و در برابر A آن يک T و در برابر C آن يک G می گذارد و DNA تلومر را بازسازی می‌کند. چون اين آنزيم از RNA به عنوان الگو بهره می‌برد نه DNA ، آن را رونوشت‌بردار وارونه می‌نامند.

آنزيم رونوشت‌بردار وارونه در ويروس‌های مانند HIV نيز يافت می‌شود. اين آنزيم می‌توانند از روی الگوی RNA ملکول DNA بسازد. اما تلومراز از اين نظر بی‌همتاست که «الگو» بخشی از ساختار آن است. بخشی از RNA سازنده‌ی تلومراز به عنوان الگو به کار می رود که فقط 10 نوکلوتيد از 451 نوکلوتيد سازنده‌ی آن است، زيرا تلومرها از واحدهای تکراری ساخته شده‌اند و تنوع رمز ندارند.

پژوهشگران همچنان به بررسی‌های خود درباره‌ی تلومراز ادامه می‌دهند، هرچند که اندازه، پيچيدگی و مقدار اندک آن در سلول‌ها کار را برای آن‌ها دشوار کرده است.

برای آگاهی بيش‌تر

Structurally conserved five nucleotide bulge determines the overall topology of the core domain of human telomerase RNA /

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام