Τα τελομερή θεωρούνται μερικές φορές ως το κλειδί για να ζήσετε περισσότερο. Προστατεύουν τα γονίδια από βλάβες, αλλά μικραίνουν κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται. Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, τα τελομερή γίνονται ελαφρώς μικρότερα. Τελικά, γίνονται τόσο κοντές που το κύτταρο δεν μπορεί πλέον να διαιρεθεί με επιτυχία και το κύτταρο πεθαίνει.
Λίγα είναι γνωστά για τη δομή της τελομερούς χρωματίνης σε μοριακό επίπεδο. Σε μια νέα μελέτη, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Φυσικής του Λέιντεν (LION) ανακάλυψαν μια νέα δομή τελομερούς DNA. Χρησιμοποίησαν μεθόδους από τη φυσική για βιολογικά πειράματα και έναν μικροσκοπικό μαγνήτη για την ανακάλυψη.
Δεδομένου ότι το DNA μεταξύ των τελομερών έχει μήκος δύο μέτρα, πρέπει να διπλωθεί για να χωρέσει σε ένα κύτταρο. Αυτό γίνεται με το τύλιγμα των πακέτων πρωτεΐνες και DNA μαζί για να σχηματίσουν μια δομή γνωστή ως νουκλεόσωμα. Ένα νουκλεόσωμα, ένα θραύσμα ελεύθερου (ή μη δεσμευμένου) DNA, ένα νουκλεόσωμα και ούτω καθεξής είναι διατεταγμένα σε ένα σχέδιο σαν μια σειρά από σφαιρίδια.
Το κορδόνι της χάντρας τότε συστέλλεται ακόμη περισσότερο. Το μήκος του DNA ανάμεσα στα νουκλεοσώματα - τα σφαιρίδια στη χορδή - καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο επιτυγχάνεται αυτό. Υπήρχαν ήδη δύο γνωστές δομές μετά την αναδίπλωση. Ένα από αυτά έχει ελεύθερο DNA που κρέμεται στο χώρο μεταξύ δύο κοντινών σφαιριδίων που προσκολλώνται μεταξύ τους (εικ. 2Α). Τα κοντινά σφαιρίδια αποτυγχάνουν να συνδεθούν μεταξύ τους εάν το χάσμα DNA μεταξύ τους είναι πολύ μικρό. Στη συνέχεια, δύο στοίβες αρχίζουν να σχηματίζονται δίπλα-δίπλα.
Σε αυτή τη μελέτη, οι επιστήμονες βρήκαν μια άλλη δομή τελομερούς: Τα νουκλεοσώματα είναι πολύ πιο κοντά μεταξύ τους, επομένως δεν υπάρχει πλέον ελεύθερο DNA μεταξύ των σφαιριδίων. Αυτό τελικά δημιουργεί μια μεγάλη έλικα, ή σπείρα, DNA.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν αυτή τη νέα Δομή χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και φασματοσκοπίας μοριακής δύναμης. Η τελευταία τεχνική προέρχεται από το εργαστήριο του Van Noort. Εδώ, το ένα άκρο του DNA είναι προσαρτημένο σε μια γυάλινη διαφάνεια και μια μικροσκοπική μαγνητική μπάλα είναι κολλημένη στο άλλο.
Ένα σετ ισχυρών μαγνητών πάνω από αυτή τη μπάλα, τραβήξτε τη σειρά από μαργαριτάρια. Μετρώντας την ποσότητα της δύναμης που απαιτείται για να τραβήξετε τις χάντρες ένα προς ένα, θα μάθετε περισσότερα για το πώς διπλώνεται η χορδή. Οι ερευνητές στη Σιγκαπούρη χρησιμοποίησαν ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να κατανοήσουν καλύτερα τη δομή.
Ο Van Noort είπε, «Η δομή είναι «το ιερό δισκοπότηρο της μοριακής βιολογίας. Η γνώση της δομής των μορίων θα μας δώσει περισσότερες πληροφορίες για το πώς ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται τα γονίδια και πώς τα ένζυμα στα κύτταρα αντιμετωπίζουν τα τελομερή: πώς επισκευάζουν και αντιγράφουν το DNA, για παράδειγμα. Η ανακάλυψη της νέας τελομερικής Δομής θα βελτιώσει την κατανόησή μας για τα δομικά στοιχεία του σώματος. Και αυτό, με τη σειρά του, θα μας βοηθήσει τελικά να μελετήσουμε τη γήρανση και ασθένειες όπως ο καρκίνος και να αναπτύξουμε φάρμακα για την καταπολέμησή τους».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Soman, Α., Wong, SY, Korolev, Ν., et αϊ. Δομή στήλης ανθρώπινης τελομερούς χρωματίνης. Φύση (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5
