Kaj je prosta (junk) DNK in kako vpliva na staranje ter bolezni

Zdi se, da sekvenca proste (junk) DNK, znana kot VNTR2-1, aktivira gen, ki regulira encim telomerazo. To preprečuje staranje v nekaterih vrstah celic.

Gen telomeraze nadzoruje aktivnost encima telomeraze. Slednja pomaga ohranjati dolžino telomer – ki se kot neke vrste zaščitne kape nahajajo na obeh koncih DNK in ščitijo kromosome. Foto: Bigstock

Poznavanje, kako je telomerazni gen reguliran in zakaj je aktiven le pri določenih vrstah celic, bi lahko bilo ključno za razumevanje, kako se ljudje starajo in kako ustaviti razvoj mnogih kroničnih bolezni, vključno z rakom. Prosta DNK sicer sestavlja večino našega dednega zapisa.

Celice se sčasoma prenehajo deliti

Človeško telo sestavlja na milijarde živih celic in ko se le-te starajo, se telo stara skupaj z njimi. To se zgodi, ko se celice sčasoma prenehajo deliti. Že dolgo je tudi znano, da geni vplivajo na staranje celic, vendar kako ta mehanizem deluje, ostaja nejasno. Študija, ki so jo vodili raziskovalci na univerzi Washington State, prinaša odgovore na majhen del te velike uganke.

Telomeraza nadzoruje staranje celic

Raziskovalna skupina, ki jo je vodil dr. Jiyue Zhu, profesor na Fakulteti za farmacijo na Univerzi Washinston State, je identificirala sekvenco VNTR2-1, za katero se zdi, da regulira telomerazo – encim, ključen za staranje celic. Telomeraza pomaga ohranjati dolžino telomer, ki se kot neke vrste zaščitne kape nahajajo na obeh koncih DNK in ščitijo kromosome. V večini celic se telomere nekoliko skrajšajo vsakič, ko celica deli. Ko postanejo zelo kratke, se celica ne more več deliti in odmre. Vendar pri nekaterih vrstah celic – vključno z reproduktivnimi celicami in rakavimi celicami – telomeraza aktivira gen, ki omogoči, da se telomere tik pred delitvijo celice ponastavijo na dolžino kot pred delitvijo. S tem se proces staranja celice praktično ponastavi na 0.

Več kot polovico DNK sestavljajo zaporedja, ki ne kodirajo beljakovin

Kako je telomerazni gen reguliran in zakaj je aktiven le v določenih vrstah celic, bi lahko bil ključ do razumevanja, zakaj se staramo in zbolevamo za kroničnimi boleznimi. “Skoraj 50 % našega genoma sestavljajo ponavljajoča se zaporedja, ki ne kodirajo beljakovin. Gre za največji del proste (junk) DNK, ki jo je izjemno težko preučevati. Primerjamo jo lahko s temno materijo v vesolju. Vemo, da je tam, dokazali smo jo, vendar o njeni vlogi vemo zelo malo. Dokazali smo, da ima določena sekvenca proste DNK dejansko izjemno pomembno funkcijo, saj povečuje aktivnost gena, ki regulira telomerazo,” pojasnjuje Zhu.

Brisanje določenega zaporedja povzroči skrajšanje telomer

Zhu in ekipa so v seriji poskusov ugotovili, da je brisanje določenega zaporedja v DNK rakavih celic povzročilo skrajšanje telomer, staranje celic in prenehanje rasti tumorjev. Nato so preučili DNK pri ljudeh, starih 100 let in več. Ugotovili so, da se pri njih sekvenca VNTR2-1 v DNK ponovi od 53 krat do neverjenih 160 krat. “Rezultati kažejo, da je gen telomeraze bolj aktiven pri ljudeh, ki imajo v DNK več ponovitev te sekvence,” pravi Zhu. Vendar redkejše pojavljanje VNTR2-1 ne pomeni nujno, da bo življenjska doba zaradi manj aktivne telomeraze krajša ali da je tveganje za raka večje. “Naše ugotovitve kažejo, da zaporedje VNTR2-1 pomembno prispeva k genetski raznolikosti. Vemo, da tako onko geni (spodbujajo proces pretvorbe normalne celice v rakavo), kot tudi zaviralci tumorjev, delujejo po mnogih različnih mehanizmih. Razvoj raka je veliko bolj zapleten in kompleksen kot zgolj mutacija enega gena.”

“Vir: Zhang F, et al. Polymorphic tandem DNA repeats activate the human telomerase reverse transcriptase gene. Proc Natl Acad Sci U S A. Jun 2021. doi: 10.1073/pnas.2019043118.

PUSTITE KOMENTAR

Prosimo vpišite svoj komentar!
Prosimo vpišite svoje ime tukaj