Рак и др. связанные с возрастом болезни тесно связаны с энзимом "telomerase." Выяснена каталитическая сердцевина почти с атомным разрешением. Помимо описания на высоком кровне деталей наблюдаемой каталитической сердцевины теломеразы исследователи впервые описали в процессе действия на ДНК.

"Впервые мы установили остов или blueprint теломеразы," говорит Lukas Susac, a UCLA postdoctoral scholar in Feigon's laboratory. "Мы знаем людей, имеющих мутации в теломеразе и страдающие от этого, но было неясно, как это происходит. Теперь мы можем сказать, что проблема коренится в специфическом сайте теломеразы и поняли, почему энзим иногда работает неправильно. Чтобы лечить это заболевание, мы впервые локализовали проблему. Конечно, необходимо преодолеть ещё многие ступени.

Главным в действии теломеразы является поддержание теломер ДНК, структур на концах хромосом человека. Если теломераза неактивна, то при каждом делении клетки теломеры становятся короче. Когда это происходит, то теломеры в конечном итоге становятся столь короткими, что клетки прекращают деления или погибают.

Клетки с аномальной активностью теломеразы могут непрерывно перестраивать свои защитные хромосомные шапочки и не погибают. Со временем это становится вредным поскольку накапливаются ошибки в ДНК и повреждения в клетках. Теломераза специфически активируется в раковых клетках, это позволяет раковым клеткам расти и распространяться.

Исследования проводили на одноклеточных организмах, наз. s "Tetrahymena thermophila," которые широко распространены в пресноводных водоёмах. Компоненты теломераз довольно хорошо известны у Tetrahymena. Центральная каталитическая сердцевина сходна у всех организмов, включая человека.

Теломераза содержит специализированную "reverse transcriptase," или класс белков, которые имеют 4 главных региона и несколько под-регионов. Ученые выявили крупный, ранее неизученный суб-регион, наз. "TRAP" в ферменте обратной транскриптазы. Вместо того, чтобы копировать с ДНК РНК обратная транскриптаза использует РНК, чтобы давать ДНК; одной из особенно хорошо известных является HIV обратная транскриптаза, мишень для множества лекарств.

В то время как др. обратные транскриптазы могут копировать любую произвольную последовательность РНК и давать с неё ДНК, копии теломеразной обратной транскриптазы копируют только специфическую в 6 нуклеотидов РНК м тем самым много раз удлиняя ДНК. TRAP играет критическую роль в добавлении небольших кусочков ДНК на концы хромосом, чтобы удержать её от укорочения при каждом делении.

Исследователи впервые описали структуру, форму и значение TRAP и регион, с которым он взаимодействует. Исследовательская группа Feigon's установила, как взаимодействуют регионы и общаются др. с др. В исследовании 2015 Feigon с колл. описали положение главного региона, наз. "TEN." Теперь исследователи описали структуры TEN и TRAP и как они взаимодействуют др. с др. и с теломеразной РНК. Многие мутации, которые установили исследователи в регионе TEN, фактически разрушали взаимодействие TEN's с TRAP.

Впервые исследователи наблюдали теломеразу в процессе продукции ДНК. Исследователи отлавливали теломеразу сразу после добавления нуклеотидов к растущей цепочке ДНК в каталитическом ядре. (Каталитическая сердцевина состоит из теломеразной обратной транскриптазы и РНК.)

Раковые клетки сохраняют репродукцию, для этого теломераза д. быть очень активной -- чего не наблюдается в здоровых клетках. Чтобы это снизить, необходимо знать, как воздействовать на ферментативную активность.

"Мы получили обширную информацию, как работает теломераза и какие компоненты действуют совместно," говорит Susac. "Каждое из таких взаимодействий может стать местом целенаправленного воздействия и возможно будет разрушать или усиливать функцию теломеразы. Точность очень важна. Теломераза очень важный и уникальный энзим у многих организмов.

Ученые использовали технику, наз. "cryo-electron microscopy", которая позволила им видеть энзим в экстраординарных деталях и использовали компьютерное моделирование для интерпретации своих данных.