Hvordan kunne designerproteiner hindre kreft?
Kromosomer, eller DNA-molekyler som finnes i celler som bærer genetisk materiale, blir "booket" av telomerer, som vil forhindre dem i å "rase ut". Telomerer er også viktig i vekst og aldring av celler, men hva skjer når kreft "kaprer" dem, og kan dette forebygges?
“En normal celle vokser for akkurat den tid det er nødvendig for oss å utvikle og vedlikeholde kroppene våre,” forklarer lektor Oliver Rackham, ved University of Western Australia i Crawley.
Visse molekylære mekanismer er på plass i celler som "forteller" dem hvor mye de skal vokse og når det er på tide å slutte å vokse.
En slik mekanisme involverer telomerer, som er "kappene" i endene av kromosomene. Kromosomer bærer genetisk informasjon.
Telomerer er "festet" til de enkelte DNA-strengene som blir "hengende" ved endene, eller endene, på kromosomene, slik at de sikres.
“[Celler] styrer veksten med en molekylær tellemekanisme som forteller cellen hvor gammel den er. Dette skjer i endene av kromosomene som har lite hetter på seg, sier Rackham.
"Hver gang cellen deler seg," fortsetter han, "forsvinner litt på hetten på kromosomet. Når kappene krymper til en viss lengde, vet cellen at den har delt seg for mange ganger, og den vil da slutte å vokse eller dø. ”
Hvordan kreft disregulerer cellevekst
Men problemer oppstår når telomerer ikke forkortes trinnvis, slik de burde. Gjennom en persons barndom er telomerer naturlig "lengre levetid", ettersom individet fortsatt trenger å vokse og utvikle seg.
Men hvis mekanismen som regulerer forkorting av telomerer og dermed aldringsprosessen i celler i voksen alder, blir ødelagt og telomerer ikke forkorter, fortsetter cellene å vokse unormalt.
Dette, forskning har vist, er det som skjer i kreft. Som Rackham uttrykker det, "[C] ancerceller undergraver tellemekanismen som krymper endene på kromosomene våre, slik at kreftcellene fortsetter å replikere på ubestemt tid."
Hvordan kaprer kreft telomerer? "[B] y å produsere et enzym kalt telomerase som vi trenger når vi er babyer og vokser veldig raskt, men som vi slutter å produsere når vi slutter å vokse raskt," forklarer Rackham.
Omtrent 90 prosent av alle kreftceller inneholder telomerase, og forstyrrer dermed den normale cellulære selvregulerende mekanismen, bemerker forskeren.
Disse kunstige proteinene er en 'første'
Rackham og et team av spesialister fra Harry Perkins Institute of Medical Research ved University of Western Australia har jobbet for å finne en effektiv måte å stoppe telomerase fra å legge til rette for unormal vekst av celler i kreft.
Dette enzymet fungerer ved å "forlenge" telomerene som ligger i endene av kromosomene, og praktisk talt "fornye" deres leie.
Som de rapporterte i en artikkel som nå er publisert i tidsskriftet Naturkommunikasjon, University of Western Australia-teamet har utviklet kunstige proteiner som brytes rundt endene av kromosomene, og forhindrer dermed telomerase i å "forsterke" telomerene.
"Disse proteinene," forklarer Rackham, "låser [enkeltstrenget] DNA [som er sikret av telomerer] slik at telomerase ikke kan berøre det."
“Vårt laboratorium designet proteiner som for første gang faktisk kan gjenkjenne enkeltstrenget DNA og binde det. Vi kan i utgangspunktet programmere disse proteinene for å målrette dem mot, ”bemerker han.
Ved å gjøre dette klarte teamet å forstyrre den molekylære mekanismen som kreft ville "kapre" for å gi næring til den ukontrollerte, og dermed skadelige, veksten av celler.
Forskerne har uttrykt sin begeistring over oppdagelsen, og hevdet at utviklingen av proteiner som er i stand til å binde til enkeltstrenget DNA, i fremtiden kan brukes i flere områder av terapeutisk interesse.
"I denne studien har vi vist at vi har evnen til å designe proteiner som gjenkjenner spesifikke [enkeltstrengede DNA] sekvenser av interesse, med mange potensielle anvendelser innen biologi og bioteknologi," konkluderer forfatterne.
