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    Des scientifiques explorent la structure d'une région clé de la télomérase, protéine de longévité

    Modèle de la sous-unité catalytique de la télomérase de H. polymorphe avec des fragments d'ARN de télomérase et d'ADN télomérique. Les résidus qui participent à la liaison des oligonucléotides sont marqués en rouge dans le domaine TED. Le chiffre a été publié dans l'article. Crédit :Elena Rodina

    Des scientifiques de l'Université d'État de Moscou (MSU) travaillant avec une équipe internationale de chercheurs ont identifié la structure de l'une des régions clés de la télomérase, une ribonucléoprotéine dite "d'immortalité cellulaire". Les études structurelles et fonctionnelles sur cette protéine sont importantes pour le développement de médicaments anticancéreux potentiels. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Recherche sur les acides nucléiques .

    Chaque cellule passe par un processus de réplication de l'ADN avant la division. C'est une précision, processus affiné contrôlé par le travail coordonné d'une machinerie enzymatique sophistiquée. Cependant, en raison de la nature du processus de copie, les extrémités des molécules d'ADN ne sont pas copiées, et l'ADN devient plus court à chaque réplication. Cependant, aucune donnée importante n'est perdue dans le processus, comme les extrémités des molécules d'ADN (télomères) se composent de milliers de petits, régions répétées qui ne portent pas d'informations héréditaires. Lorsque la réserve de répétitions télomériques est épuisée, la cellule cesse de se diviser, et éventuellement, ça peut mourir. Les scientifiques pensent que c'est le mécanisme du vieillissement cellulaire, qui est nécessaire au renouvellement des cellules et des tissus de l'organisme.

    Mais comment les souches « immortelles » et les cellules souches qui donnent vie à un grand nombre de descendants font-elles face à cela ? C'est là que l'enzyme télomérase entre en jeu. Il permet de restaurer les terminaisons télomériques des chromosomes et donc de compenser leur raccourcissement au cours de la mitose. La sous-unité catalytique de la protéine télomérase travaille avec la molécule d'ARN, et son court fragment est utilisé comme modèle pour synthétiser des répétitions télomériques. Des scientifiques basés à MSU ont découvert la structure du fragment de télomérase qui est en charge de ce processus.

    "Notre travail vise la caractérisation structurale du complexe télomérase. Dans une cellule vivante, il comprend une sous-unité catalytique, une molécule d'ARN, un segment d'ADN télomérique, et plusieurs composants auxiliaires. Une activité anormalement faible de la télomérase causée par la génétique peut entraîner des conditions pathogènes graves (télomeropathie), tandis que son activation anormale est la raison de "l'immortalité" cellulaire de la plupart des cancers connus. Des informations sur la structure de la télomérase et les relations entre ses composants sont nécessaires pour comprendre la fonction et la régulation de cette enzyme, et à l'avenir, pour un contrôle dirigé de son activité, " dit Elena Rodina, professeur assistant du Département de Chimie des Produits Naturels, Faculté de chimie, MSU.

    Travailler avec des levures thermotolérantes, un organisme eucaryote modèle, les chercheurs ont déterminé la structure de l'un des principaux domaines de la sous-unité catalytique de la télomérase (le soi-disant domaine TEN) et déterminé quelles parties de celui-ci sont responsables de l'interaction de l'enzyme avec la molécule d'ARN et l'ADN synthétisé. Sur la base des données expérimentales obtenues, les scientifiques ont construit un modèle théorique du noyau catalytique de la télomérase.

    L'activité de l'enzyme peut être décrite de manière simplifiée :la télomérase peut être représentée comme une machine moléculaire contenant une molécule d'ARN. Cette machine, à l'aide d'une partie matrice d'ARN, se lie à l'extrémité d'une longue chaîne d'ADN, et synthétise un fragment d'une nouvelle chaîne d'ADN le long du fragment de matrice restant. Après ça, la machine à télomérase doit se déplacer vers l'extrémité nouvellement synthétisée de l'ADN afin de continuer à construire la chaîne. Les scientifiques supposent que le domaine TEN permet à la télomérase de synthétiser des fragments d'ADN de longueur strictement définie, après quoi la matrice d'ARN doit être détachée du brin d'ADN pour se rapprocher de son bord. Ainsi, le domaine TEN facilite le mouvement de l'enzyme vers la construction d'une nouvelle région, c'est-à-dire le prochain fragment télomérique, et c'est ainsi que se répète le cycle de synthèse.

    En outre, les chercheurs ont identifié le noyau structurel du domaine TEN qui est resté inchangé dans une variété d'organismes, malgré toutes les vicissitudes de l'évolution, ce qui indique le rôle important de ce noyau dans la fonction de l'enzyme. L'équipe a également révélé les éléments spécifiques à différents groupes d'organismes, qui interagissent avec les propres protéines du complexe télomérase individuel.

    « Les données obtenues nous rapprochent d'une compréhension de la structure, fonction et régulation de la télomérase. À l'avenir, ces connaissances peuvent être utilisées pour créer des médicaments visant à réguler l'activité de la télomérase, soit pour l'augmenter (par exemple, augmenter la durée de vie cellulaire des biomatériaux destinés à la transplantation) ou réduire (par exemple, pour que les cellules cancéreuses immortelles perdent leur immortalité), " conclut Elena Rodina.


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