La telomerasi come non l’avete mai vista. Telomerase as you've never seen it before.

La telomerasi come non l’avete mai vista. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questa applicazione. / Telomerase as you've never seen it before. The procedure of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this application.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un'immagine ad alta risoluzione di questo enzima, ottenuta grazie alla microscopia crioelettronica, potrebbe spianare la strada a nuovi sviluppi nella ricerca contro il cancro

La sua è stata una scoperta da Nobel: nel 2009 infatti, il premio nel campo della Medicina venne assegnato a Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostak per aver individuato l’enzima telomerasie aver ipotizzato la sua funzione all’interno della cellula. Oggi la ricerca si è spinta ancora più in là: i ricercatori guidati da Thi Hoang Duong Nguyen, del Dipartimento di Biologia molecolare e cellulare dell’Università della California a Berkeley, grazie alla microscopia crioelettronica, sono riusciti ad ottenere una fotografia ad altissima risoluzione della telomerasi, coinvolta nella protezione dell’integrità del DNA durante la duplicazione cellulare, il cui mal funzionamento può causare l’insorgenza di gravi patologie come alcuni tumori.

Conoscere i dettagli della sua struttura sarà molto importante anche in funzione terapeutica, giacché la funzione delle proteine è strettamente legata alla loro forma: la sua modificazione può dare origine a comportamenti anomali e dannosi, impedendo alla proteinadi svolgere le funzione per cui è stata prodotta dall’organismo.

In questo studio, pubblicato su Nature, i ricercatori sono riusciti a fotografare la telomerasi con una risoluzione compresa tra gli 0,7 e gli 0,8 nanometri, addirittura tre volte più precisa dell’ultima rilevazione possibile. Grazie a questa precisione sono emersi nuovi dettagli di forma e funzioni delle diverse regioni della proteina, impossibili da cogliere prima: l’enzima è formato da due lobi distinti e uniti da RNA. Il primo di questi lobi posiziona correttamente l’enzima all’interno della cellula, mentre il secondo svolge la funzione enzimatica vera e propria: ripara i telomeri, porzioni di DNA che, posti ai margini dei cromosomi, non trasportano alcun tipo di informazione genetica ma vengono sistematicamente erosi ad ogni ciclo di duplicazione cellulare, proteggendo il resto del materiale genetico ed evitando la perdita di informazioni. Adesso, grazie alle informazioni sulla sua struttura, sappiamo che è probabilmente l’RNA a guidare l’enzima in questo processo di riparazione.

La ricerca e lo sviluppo di terapie efficaci legate alla telomerasi sono sempre stati limitati dalla poca conoscenza dei dettagli strutturali dell’enzima; che dalla sua scoperta, nel 1984, è stato subito associato all’insorgenza di diversi tipi di tumori, ma anche a fenomeni meno drammatici come l’invecchiamento.

Per arrivare a tanto, ricercatori si sono avvalsi della microscopia crioelettronica: un’evoluzione della microscopia elettronica che sfrutta l’azione di agenti refrigeranti per portare i campioni a bassissime temperature ed amplificare la risoluzione dei microscopi elettronici. Con questa tecnica si può lavorare anche con campioni di dimensioni limitate, un grandissimo vantaggio quando si deve studiare una molecola presente in concentrazioni molto basse nel nostro organismo, come per l’appunto la telomerasi. Con tecniche tradizionali, come per esempio la cristallografia a raggi X, sarebbe stato impossibile arrivare a risultati comparabili.

La ricerca rappresenta un primo passo verso immagini a risoluzioni ancora maggiori. Come nota Michel Stone dell’Università di Santa Cruz, in un commento su Nature, che pure definisce i risultati straordinari, bisognerà arrivare ad avere immagini a risoluzioni di 0,3-0,4 nanometri, per supportare lo sviluppo di nuove ed efficaci terapie.

ENGLISH

A high resolution image of this enzyme, obtained thanks to cryoelectronic microscopy, could pave the way for new developments in cancer research

His was a discovery by Nobel: in 2009 in fact, the award in the field of Medicine was assigned to Elizabeth Blackburn, Carol Greider and Jack Szostak for having identified the enzyme telomerasie having hypothesized its function within the cell. Today the research has gone even further: the researchers led by Thi Hoang Duong Nguyen, of the Department of Molecular and Cellular Biology of the University of California at Berkeley, thanks to the cryoelectronic microscopy, managed to obtain a very high resolution photograph of the telomerase, involved in the protection of DNA integrity during cell duplication, whose malfunction can cause the onset of serious diseases such as some tumors.

Knowing the details of its structure will be very important also in therapeutic function, since the function of proteins is closely linked to their shape: its modification can give rise to anomalous and harmful behaviors, preventing the proteinadi from carrying out the functions for which it was produced. 'body.

In this study, published in Nature, the researchers were able to photograph the telomerase with a resolution between 0.7 and 0.8 nanometers, even three times more precise than the last possible detection. Thanks to this precision new details of shape and functions of the different regions of the protein have emerged, impossible to grasp before: the enzyme is formed by two distinct lobes joined by RNA. The first of these lobes correctly positions the enzyme inside the cell, while the second performs the enzymatic function itself: it repairs telomeres, portions of DNA that, placed on the margins of the chromosomes, do not carry any kind of genetic information but they are systematically eroded at each cycle of cell duplication, protecting the rest of the genetic material and avoiding the loss of information. Now, thanks to the information on its structure, we know that it is probably RNA that drives the enzyme in this repair process.

Research and development of effective therapies related to telomerase have always been limited by the lack of knowledge of the structural details of the enzyme; that since its discovery, in 1984, has been immediately associated with the onset of different types of tumors, but also to less dramatic phenomena such as aging.

To achieve this, researchers have used cryoelectron microscopy: an evolution of electron microscopy that exploits the action of refrigerating agents to bring the samples to very low temperatures and to amplify the resolution of the electronic microscopes. With this technique you can also work with samples of limited size, a great advantage when you have to study a molecule present in very low concentrations in our body, such as precisely the telomerase. With traditional techniques, such as X-ray crystallography, it would have been impossible to achieve comparable results.

Research is a first step towards images at even higher resolutions. As Michel Stone of the University of Santa Cruz notes, in a commentary on Nature, which also defines extraordinary results, we will need to have images at resolutions of 0.3-0.4 nanometers, to support the development of new and effective therapies. .

Da:

https://www.galileonet.it/2018/06/la-telomerasi-come-non-lavete-mai-vista/