Hur kunde designerproteiner motverka cancer?
Kromosomer, eller DNA-molekyler som finns i celler som bär genetiskt material, "bokas" av telomerer, vilket förhindrar dem från att "rivas ut". Telomerer är också viktiga för cellernas tillväxt och åldrande, men vad händer när cancer ”kapar” dem och kan detta förhindras?
”En normal cell växer under precis rätt tid som krävs för att vi ska kunna utveckla och underhålla våra kroppar”, förklarar docent Oliver Rackham, vid University of Western Australia i Crawley.
Vissa molekylära mekanismer finns på plats i celler som "berättar" för dem hur mycket de ska växa och när det är dags att sluta växa.
En sådan mekanism involverar telomerer, som är "lock" vid ändarna av kromosomer. Kromosomer bär genetisk information.
Telomerer är "fästa" på de enskilda DNA-strängarna som lämnas "hängande" vid ändarna eller ändarna på kromosomerna, så att de sägs sägas.
”[Celler] kontrollerar deras tillväxt med en molekylär räknemekanism som berättar för cellen hur gammal den är. Detta inträffar i ändarna av våra kromosomer som har lite lock på sig, säger Rackham.
"Varje gång cellen delar sig," fortsätter han, "försvinner lite vid kromosomens lock. När kepsarna krymper till en viss längd vet cellen att den har delats för många gånger och den kommer då att sluta växa eller dö. ”
Hur cancer reglerar celltillväxt
Men problem uppstår när telomererna inte förkortas stegvis, som de borde göra. Under en människas barndom är telomerer naturligtvis ”längre livslängd”, eftersom individen fortfarande behöver växa och utvecklas.
Om mekanismen som reglerar förkortningen av telomerer och därmed åldrandet av celler störs i vuxenlivet och telomererna inte förkortas, fortsätter cellerna att växa onormalt.
Detta, forskning har visat, är vad som händer i cancer. Som Rackham uttrycker det, "[C] ancerceller undergräver räkningsmekanismen som krymper ändarna på våra kromosomer så att cancerceller fortsätter att replikera på obestämd tid."
Hur kapar cancer telomerer? "[B] y producerar ett enzym som kallas telomeras som vi behöver när vi är barn och växer väldigt snabbt men som vi slutar producera när vi slutar snabbt växa", förklarar Rackham.
Cirka 90 procent av alla cancerceller innehåller telomeras, vilket stör den normala cellulära självreglerande mekanismen, konstaterar forskaren.
Dessa konstgjorda proteiner är en ”första”
Rackham och ett team av specialister från University of Western Australia's Harry Perkins Institute of Medical Research har arbetat för att hitta ett effektivt sätt att stoppa telomeras från att underlätta den onormala tillväxten av celler i cancer.
Detta enzym fungerar genom att "förlänga" telomererna som i slutet av kromosomerna, praktiskt taget "förnya" sitt liv.
Som de rapporterade i en artikel som nu publiceras i tidskriften Naturkommunikation, University of Western Australia-teamet har utvecklat konstgjorda proteiner som sveper runt ändarna av kromosomer, vilket förhindrar telomeras att "förstärka" telomererna.
"Dessa proteiner," förklarar Rackham, "låser ner [enkelsträngat] DNA [som är säkrat av telomerer] så att telomeras inte kan röra vid det."
”Vårt laboratorium designade proteiner som för första gången faktiskt kan känna igen det enkelsträngade DNA: t och binda det. Vi kan i princip programmera dessa proteiner för att rikta dem, konstaterar han.
Genom att göra detta lyckades teamet störa den molekylära mekanism som cancer skulle ”kapa” för att driva den okontrollerade och därmed skadliga celltillväxten.
Forskarna har uttryckt sin upphetsning över sin upptäckt och hävdar att utvecklingen av proteiner som kan binda till enkelsträngat DNA i framtiden skulle kunna användas inom flera områden av terapeutiskt intresse.
"I den här studien har vi visat att vi har förmågan att designa proteiner som känner igen specifika [enkelsträngade DNA] -sekvenser av intresse, med många potentiella tillämpningar inom biologi och bioteknik", avslutar författarna.
