Hoe kunnen designer-eiwitten kanker tegenwerken?
Chromosomen, of DNA-moleculen die worden aangetroffen in cellen die genetisch materiaal dragen, worden 'gereserveerd' door telomeren, waardoor ze niet 'uit elkaar vallen'. Telomeren zijn ook belangrijk in het groei- en verouderingsproces van cellen, maar wat gebeurt er als kanker ze “kaapt” en kan dit worden voorkomen?
"Een normale cel groeit precies de tijd die nodig is om ons lichaam te ontwikkelen en te onderhouden", legt universitair hoofddocent Oliver Rackham van de University of Western Australia in Crawley uit.
Bepaalde moleculaire mechanismen zijn aanwezig in cellen die hen 'vertellen' hoeveel ze moeten groeien en wanneer het tijd is om te stoppen met groeien.
Een van die mechanismen betreft telomeren, de "kappen" aan de uiteinden van chromosomen. Chromosomen bevatten genetische informatie.
Telomeren zijn 'gehecht' aan de enkele DNA-strengen die aan de uiteinden of uiteinden van chromosomen blijven 'hangen', waardoor ze als het ware worden vastgezet.
“[Cellen] regelen hun groei met een moleculair telmechanisme dat de cel vertelt hoe oud hij is. Dit gebeurt aan de uiteinden van onze chromosomen, waar dopjes op zitten ”, zegt Rackham.
'Elke keer dat de cel zich deelt,' gaat hij verder, 'verdwijnt er een klein stukje aan de kap van het chromosoom. Zodra de kappen tot een bepaalde lengte krimpen, weet de cel dat hij te vaak is gesplitst en stopt hij met groeien of sterft hij af. "
Hoe kanker de celgroei verstoort
Maar problemen doen zich voor wanneer de telomeren niet stapsgewijs korter worden, zoals zou moeten. Gedurende de kindertijd van een persoon hebben telomeren van nature een "langere levensduur", aangezien het individu nog moet groeien en zich moet ontwikkelen.
Als op volwassen leeftijd echter het mechanisme dat de verkorting van telomeren reguleert en daarmee het verouderingsproces van cellen wordt verstoord en telomeren niet verkorten, blijven de cellen abnormaal groeien.
Dit, zo heeft onderzoek aangetoond, is wat er gebeurt bij kanker. Zoals Rackham het stelt: "[C] ancercellen ondermijnen het telmechanisme dat de uiteinden van onze chromosomen doet krimpen, zodat kankercellen zich voor onbepaalde tijd blijven repliceren."
Hoe "kaapt" kanker telomeren? "[B] y produceert een enzym genaamd telomerase dat we nodig hebben als we baby's zijn en erg snel groeien, maar dat we stoppen met produceren als we stoppen met snel groeien", legt Rackham uit.
Ongeveer 90 procent van alle kankercellen bevat telomerase, waardoor het normale cellulaire zelfregulerende mechanisme wordt verstoord, merkt de onderzoeker op.
Deze kunstmatige eiwitten zijn een ‘eerste’
Rackham en een team van specialisten van het Harry Perkins Institute of Medical Research van de University of Western Australia hebben gewerkt aan het vinden van een effectieve manier om te voorkomen dat telomerase de abnormale groei van cellen bij kanker mogelijk maakt.
Dit enzym werkt door de telomeren die aan de uiteinden van chromosomen zitten te "verlengen", waardoor hun leven praktisch wordt "vernieuwd".
Zoals ze meldden in een artikel dat nu in het tijdschrift is gepubliceerd Nature Communicationsheeft het team van de University of Western Australia kunstmatige eiwitten ontwikkeld die zich om de uiteinden van chromosomen wikkelen, waardoor wordt voorkomen dat telomerase de telomeren "versterkt".
"Deze eiwitten", legt Rackham uit, "vergrendelen het [enkelstrengs] DNA [dat wordt beveiligd door telomeren] zodat telomerase het niet kan aanraken."
“Ons laboratorium ontwierp eiwitten die, voor het eerst, het enkelstrengs DNA daadwerkelijk kunnen herkennen en binden. We kunnen deze eiwitten in principe programmeren om ze te targeten ”, merkt hij op.
Door dit te doen, slaagde het team erin om het moleculaire mechanisme dat kanker zou "kapen" te verstoren om de ongecontroleerde en dus schadelijke groei van cellen te voeden.
De onderzoekers waren enthousiast over hun ontdekking, met het argument dat de ontwikkeling van eiwitten die zich kunnen binden aan enkelstrengs DNA in de toekomst kunnen worden gebruikt op meerdere gebieden van therapeutisch belang.
"In deze studie hebben we aangetoond dat we het vermogen hebben om eiwitten te ontwerpen die specifieke [enkelstrengs DNA] sequenties van belang herkennen, met veel potentiële toepassingen in de biologie en biotechnologie", concluderen de auteurs.
