У МФТИ досліджували, як білок, що подовжує хромосоми, бере участь у реакції на окислювальний стрес.
Результати опубліковані в журналі Scientific Reports. Мітохондрії — органели (буквально «маленькі органи»), які невтомно працюють у клітинах людини, щоб забезпечити дихання та енергію для всіх процесів метаболізму. За це їх прозвали «клітинними електростанціями».
Функціонування мітохондрій — це своєрідне небезпечне виробництво, адже вони використовують кисень і генерують його активні форми (АФК). Такі частинки безладно взаємодіють з іншими, пошкоджуючи різні компоненти клітини: ушкоджують мембрани, білкові молекули та викликають мутації. Результатом можуть стати різні хвороби та прискорене старіння.
В нормі утворення АФК збалансовано роботою антиоксидантних систем, які їх нейтралізують. Проте рівновага може порушитися, і тоді розвивається окислювальний стрес. Йому протистоять різні захисні механізми: невеликі молекули-антиоксиданти (наприклад, вітаміни C та E) та спеціальні ферменти. У відповіді на такий стрес бере участь і TERT (по-англійськи Telomerase Reverse Transcriptase, тобто зворотна транскриптаза теломерази) — компонент комплексу теломерази.
Головне його завдання — захист кінців хромосом (теломер) від «витрачання» під час поділу клітини. Проте його субодиниці можуть працювати і окремо, поза ядром. Наприклад, TERC (представляє собою РНК) захищає T-лімфоцити від програмованої клітинної смерті, нейрони — від пошкодження АФК, а також бере участь у запаленні. Нова публікація присвячена білку TERT — каталізаторній субодиниці теломерази — яка, окрім подовження хромосом, необхідна для регуляції експресії генів, копіювання РНК та має особливе значення для мітохондрій.
Біофізики використовували «безсмертні» клітини лінії HeLa, які спочатку отримали з пухлини матки і культивують у лабораторіях з середини XX століття. Щоб викликати у клітин окислювальний стрес, вчені додали в середовище культивування перекис водню H2O2 до високої концентрації (500 ммоль). Раніше було показано, що при надлишку АФК зростає вміст TERT у мітохондріях. Проте було незрозуміло, за рахунок якого механізму це відбувається: транспорту білка в ці органели з ядра або його синтезу «на місці» в самих мітохондріях.
Щоб вирішити питання, автори використали технологію SNAP-tag: додавання до цільової молекули невеликого білка-«перехідника», до якого, в свою чергу, можна прикріплювати різні мітки. У даному випадку це флуоресцентні барвники, які допомогли відстежити локалізацію TERT всередині клітини. Отримані величезну популярність флуоресцентні білки на кшталт GFP не підходять для дослідження вже зрілих білків — їх структура не дозволяє проникнути всередину цих органел.
«Переносимі в мітохондрії білки повинні пройти через вузькі мембранні пори шириною всього 20 ангстрем. Це може відбуватися або шляхом “розгортання” білка за допомогою особливих білків-помічників (шаперонів) і подальшого повторного згортання (фолдингу) вже всередині. Або ж за рахунок котрансляційного імпорту, при якому білок синтезується рибосомою, “сидячою” безпосередньо на порі мітохондріальної мембрани. Ми досліджували саме імпорт (цілеспрямований перенесення) білка TERT. Необхідно було з’ясувати, як молекула потрапляє в мітохондрії під впливом окислювального стресу. У майбутньому це допоможе зрозуміти, як клітина відповідає на такий стрес і яку роль у цій відповіді грає TERT», — розповів перший автор статті Дмитро Буркатовський з Центру досліджень молекулярних механізмів старіння та вікових захворювань МФТІ.
Вчені провели серію експериментів, використовуючи два підходи. Спочатку вони одноразово фарбували TERT у клітинах перед додаванням перекису водню. Потім використовували фарбування різними барвниками — як перед окислювальним стресом, так і після нього — що дозволило відстежити локалізацію TERT та його можливе переміщення. Виявити транспорт білка з ядра в мітохондрії не вдалося. Виходить, зрілий TERT, скоріше, утворюється всередині самих органел, однак точний механізм ще належить з’ясувати.