Мала академія наук запустила цикл зустрічей із Нобелівськими лауреатами. На лекціях зіркових науковців можна почути історії успіху та епікфейлів, надихнутися прикладами та поставити вченим власні запитання.

7 червня з МАНівцями спілкувалася американська вчена Керол Грейдер — лауреатка Нобелівської премії з фізіології або медицини 2009 року за відкриття механізмів захисту хромосом теломерами та ферменту теломерази.

Сьогодні ділимося конспектом найцікавіших тез лекції вченої!

Що таке теломери?

Всередині всіх клітин є ядро, у якому знаходиться багато хромосом. Кожна хромосома складається з ДНК, а ДНК — зі специфічних азотистих основ, які називають A (аденін), G (гуанін), С (цитозин) і Т (тимін). Порядок пар цих основ визначає функції клітини. А ще в кожної хромосоми є особливі елементи — ДНК-теломери. Теломери відіграють важливу роль: захищають кінцівки хромосом, а також регулюють їхню довжину. 

Лише 1978 року вчені зрозуміли, яка послідовність ДНК на кінці хромосоми, тобто змогли ідентифікувати теломерну послідовність. Тож тепер ми знаємо, що це проста тандемна повторювана послідовність ДНК, і позначаємо її так: (TTGGGG)(TTGGGG)(TTGGGG)... 

Це відкриття належить Джозефові Галлу й Елізабет Блекберн, які змогли ідентифікувати цю випадкову теломерну повторювану послідовність в одноклітинному організмі Tetrahymena thermophila, що має 40 000 хромосом. 

Що таке теломераза і як вона рятує наші хромосоми?

Коли клітина ділиться, хромосома копіюється, але не до кінця. Виходить, коли вчені роблять копію хромосоми, трохи втрачають у довжині кінцівки отриманих хромосом. З цього випливає питання: як люди можуть мати неушкоджені хромосоми, якщо ми насправді втрачаємо послідовності з кінця хромосоми щоразу, коли клітини діляться?

Виявляється, від цього рятує фермент теломераза. Теломери вкорочуються під час поділу клітини, стає менше повторюваних одиниць. І саме згаданий фермент додає теломерні повторювані одиниці назад до хромосом.

Таким чином, під час поділу клітини відбувається скорочення, а потім подовження за допомогою теломерази. Це відкриття зробила Керол Грейдер, коли працювала з Елізабет Блекберн. Лекторка каже, що їм просто було цікаво, а що ж відбувається з кінцівками хромосом. 

Це відкриття також вдалося зробити з допомогою одноклітинного організму Tetrahymena thermophila. Вчені взяли багато клітин і приготували біохімічний коктейль, потім помістили у пробірку, яка мала трохи теломерного повтору. Туди ж додали будівельні блоки dTTP та пуриновий нуклеотид GTP, який позначили радіоактивністю. 

Дослідники виявили, що в цьому коктейлі з клітин був фермент, який міг взяти будівельні блоки та додати до хромосоми. Це виглядало як розсувна драбина, і коли вперше це помітили, зрозуміли: це щось абсолютно нове. 

Теломераза містить незамінну РНК і каталітичний білковий компонент — ці складники допомагають додавати повтори на кінці хромосом. Разом із Керол Грейдер працював Джуліан Чен, саме він відповідав за розуміння структури РНК теломерази.

Яке значення теломерази для здоров'я людини? 

Вчені виявили, що теломераза потрібна всім клітинам, які багаторазово діляться. Наприклад, стовбуровим, які необхідні для оновлення тканин організму. Ці клітини можуть створювати собі копії або породжувати нові. Теломераза ж у цьому контексті важлива, аби теломери витримали багаторазові раунди поділу клітини. Якщо в одній із клітин відбуваються зміни, які дозволяють ділитися більше разів, може виникнути пухлина, що з роками розвиватиметься.

Лекторка ділиться, що свого часу її колеги хотіли дізнатися, що станеться, якщо теломери втратять здатність відновлюватися. Аби знайти відповідь, провели експеримент на мишах, яких позбавили певного гену — це покоління тваринок умовно назвали «G1». 

Опісля схрестили двох мишей покоління «G1» і отримали нове, якому дали ім’я «G2». Вчені помітили, що в нових тварин теломери стали коротшими. Експеримент зі схрещування продовжили аж до шостого покоління. У кожного наступного теломери ставали дедалі коротшими.

Наприкінці дослідження вчені зафіксували, що через короткі теломери тканини втратили здатність оновлюватися: кістковий мозок зруйнував клітинну оболонку, шкіра припинила загоювати рани, загинули клітини в яєчниках, і як наслідок настало безпліддя. Таким чином, укорочення теломер призводить до загибелі клітини або її старіння.

А кілька років тому дослідження провела й Керол Грейдер зі своєю командою. Вони продемонстрували, що у звичайних клітинах людини також відбувається вкорочення теломер із віком, а їх мутації можна успадкувати. 

Попереду ще багато цікавих лекцій! 

Посилання на форми реєстрації шукай на сайті МАН у розділі «Наукові івенти» ➡️ https://man.gov.ua/events

І читай найцікавіше з інших лекцій серії ➡️

Про світлодіоди, шлях до «Нобелівки» та мрії: конспект лекції фізика Хіросі Амано

Про мозок, навчання уві сні та саморозвиток у складні часи: конспект лекції Барбари Оклі

Про пам’ять, орієнтацію у просторі та лікування хвороби Альцгеймера: конспект лекції Мей-Брітт Мозер

Фейки про рослин-мутантів, користь від ГМО і небезпека їхньої заборони: конспект лекції Річарда Джона Робертса

Про нейтрино та історію дослідження цієї частинки: конспект лекції Шелдона Лі Ґлешоу

Про вивчення нейронів, дослідження неврологічних хвороб і різницю між мозком і комп’ютером: конспект лекції Едварда Мозера

Про нейтрино, таємниці осциляцій і нові закони Всесвіту: конспект лекції Такаакі Кадзіти

Про аквапорини, важливість їх дослідження та єднання націй через науку: конспект лекції Пітера Егра

Про мову генів, РНК-інтерференцію та сортування фейків: конспект лекції Крейга Мелло

Про вірусні ідеї, біологію наукового прогресу та головну мотивацію для вчених: конспект лекції Джорджа Сміта

Про шлях до «Нобелівки» з хімії, заморожування біомолекул і вивчення коронавірусу: конспект лекції Йоахіма Франка
Про моделювання молекул, органокаталіз і майбутнє медицини: конспект лекції Девіда Макміллана

Про «непотрібні» знання та секрети наукового мислення: конспект лекції Мартіна Чалфі

Про важливість занять наукою й алгоритми вдумливого навчання: конспект лекції Ліланда Гартвелла

Про соціальну відповідальність бізнесів і навіщо вона потрібна: конспект лекції Олівера Гарта

Про гравітаційні хвилі та чорні діри: конспект лекції Райнера Вайса

Про війну росії проти свободи в Україні, Казахстані й Ірані: конспект лекції Ширін Ебаді

Про пошук покликання, соціальні експерименти та боротьбу з бідністю у світі: конспект лекції Естер Дюфло

Про волатильність, глобальне потепління та його вплив на економіку: конспект лекції Роберта Енґла ІІІ

Про причини хвороби Паркінсона та науки, що допоможуть у лікуванні: конспект лекції Ренді Шекмана

Про гонку озброєнь бактерій і вірусів та спосіб редагування генома: конспект лекції Емманюель Шарпантьє

Про дитячі роки Всесвіту й таємниці космосу: конспект лекції Джона Мазера

Про флуоресцентну мікроскопію та поради майбутнім ученим: конспект лекції Вільяма Мернера

Про революційні зміни в метричній системі: конспект лекції Вільяма Філліпса