Kémia | Biokémia » Bakos Júlia - Telomerek és riboszómák, Orvosi és kémiai Nobel-díj 2009

Telomerek és riboszómák Orvosi és kémiai Nobel-díj 2009 Az idei orvosi-fiziológiai Nobel-díjat három kutató: a 61 éves Elizabeth Blackburn (University of California, San Francisco), a 48 éves Carol W. Greider (Johns Hopkins School of Medicine, Baltimore) és az 57 éves Jack W. Szostak (Harvard Medical School) kapta megosztva az ún. telomerekkel és a telomeráz-enzimmel kapcsolatos originális felfedezésükért. A díj 100 éves történetében most elôször fordult elô, hogy egyidejûleg két nô részesült e legrangosabb tudományos elismerésben. A telomerek a kromoszómák végein lévô különleges DNS szakaszok, amelyek az egysejtûektôl az emberig minden élôlény sejtjeiben jelen vannak, és felépítésük alapelve ugyanaz: a CCCCAA bázisszekvencia ismétlôdik bennük. A sejtosztódás során a kromoszómáknak és a bennük lévô DNS-nek meg kell kettôzôdniük, hogy az örökítôanyag az utódsejtekben is teljes egészében jelen legyen. A

DNS-láncot megkettôzô DNS polimeráz-enzim azonban a telomer ismétlôdô bázisszekvenciáit nem kettôzi meg teljesen az utolsó két bázis mindig lemarad így a 26 telomer minden egyes sejtosztódáskor megrövidül. Ebbôl egyrészt az következik, hogy a telomer rövidülése a sejt öregedését jelenti, másrészt, hogy hossza behatárolja a sejtek élettartamát, hiszen ha elfogy, a sejt nem képes többé osztódásra, és elpusztul. Vannak azonban „örökéletû” sejtjeink, amelyek biztosítják a szervezetünkben naponta milliószámra elpusztuló sejtek például a bôr, a bélrendszer vagy a vér sejtjeinek pótlását. Ilyen örökéletû sejtek az ôssejtek, amelyek osztódásuk során mindig létrehoznak egy sejtet, amely differenciálódik pl. vörösvérsejt lesz belôle , valamint egy ôssejtet, amely továbbra is fenntartja a mindig megújulásra képes rendszert. De vajon az ôssejtek miért nem öregszenek? Örök életüknek mi a titka? Az idei

orvosi Nobel-díjasok válaszoltak erre a kérdésre. Felfedezték ugyanis az ún. telomeráz-enzimet, amely az ôssejtekben a sejtosztódáskor pótolja a telomer megrövidülô végeit. Az újra és újra kiegészített telomerek tehát nem rövidülnek, így az ôssejtek nem öregszenek. Differenciálódott sejtekben telomeráz-aktivitás gyakorlatilag nincs. A telomeráz-aktivitás azonban a legtöbb tumorsejtben is megjelenik, és ez az egyik magyarázat a ráksejtek halhatatlanságára. Ezért napjainkban a rákkutatásban meglehetôsen népszerû az az elmélet, amely szerint a ráksejtek tulajdonképpen ôssejtekbôl származnak. Ugyanakkor ma ígéretesnek tûnik olyan daganatellenes molekulák fejlesztése, amelyek gátolják a telomeráz-enzim tevékenységét, létrehozva ezzel a telomer szakasz fogyását, a ráksejtek öregedését, majd pusztulását. Ezek a szerek tehát nem citotoxikus anyagok, nem közvetlenül pusztítják el a ráksejteket, hanem azáltal

okozzák közvetett módon lassú pusztulásukat, hogy elveszik tôlük az örök élet lehetôségét. Ma már olyan telomeráz-gátló gyógyszerjelölt molekulák is vannak, amelyek eljutottak a klinikai vizsgálatokig. A telomerek rövidülése a klónozás szempontjából is érdekes, mert többféle állatot például szarvasmarhát, lovat tudnak klónozni testi sejtbôl. Az a testi sejt azonban, amelybôl a klón minden egyes sejtje származik, már átment bizonyos öregedési folyamatokon, hiszen telomerje az addigi osztódások alkalmával mindig rövidült. A klónozott állat tehát eleve „öregen” születik. Idén, mint az elmúlt egy-két évtized kémiai Nobel-díjainak történetében oly sokszor, a vegyészek ismét csalódottak voltak: nem tekinthetôk ugyanis igazán kémiai felfedezéseknek azok az eredmények, amelyekért a díjat odaítélték. Az 58 éves, indiai származású Venkatraman Ramakrishnan (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge), a 69

éves, amerikai Thomas Steitz (Yale University, Howard Hughes Medical Institute) és a 70 éves, izraeli Ada Yonath (Weizmann Institute of Science) ugyanis a riboszómákkal kapcsolatos kutatásaikért kapták megosztva a kitüntetést. Riboszóma – 3D-s modell A riboszómák az egysejtûektôl kezdve az egész élôvilágban jelen lévô sejt-szervecskék. Ôk a fehérjeszintézis színhelyei; a DNSben tárolt információ a riboszómákban „konkretizálódik” A DNS-lánc mintájára felépült messenger RNS-ek meghatározzák a fehérjék aminosav-sorrendjét, és a riboszómákban ennek alapján épül fel az inzulin, a hemoglobin, a kollagén a szervezet több tízezer fehérjéjének mindegyike. Az idei kémiai Nobel-díjasok a riboszómák pontos szerkezetét térképezték fel ún. röntgenkrisztallográfiás technikával Ez a kb 100 éve létezô technika segítette például a szintén Nobel-díjas Perutzot, hogy a múlt század harmincas éveiben megfejtse a

hemoglobin szerkezetét, vagy Watsonékat, hogy megalkossák a DNS kettôs spiráljának modelljét. A kutatók e technika segítségével amely persze csak alapelveiben ugyanaz, mint 5070 évvel ezelôtt felderítették, hogy a riboszómák sok százezer atomja a térben hogyan helyezkedik el, hogy pontosan milyen fehérje- és RNS-molekulák alkotják, és ezzel lehetôvé vált annak megfejtése, hogy a riboszómákon hogyan történik lépésrôl-lépésre a fehérjeszintézis. Kiderült az is, hogy egyes antibiotikumok gátolják a baktériumok riboszómáinak mûködését. A kutatók e mechanizmus 3D-s modelljét is elkészítették, ennek alapján pedig talán új baktériumellenes szereket lehet tervezni és fejleszteni. Bakos Júlia 27