Ontbrekende schakel naar een lange levensduur ontdekt in plantenrijk

Een baanbrekende ontdekking van de Texas A&M University en de professoren van de Arizona State University kunnen een belangrijk onderdeel vormen van het begrijpen van het verouderingsproces van de mens en zelfs hulp bieden in de strijd tegen kanker.

Dorothy Shippen, Ph.D. is een universiteitshoogleraar en Regents Fellow in het Department of Biochemistry and Biophysics en het AgriLife Research, College Station van Texas A&M.

Shippen leidde een onderzoek samen met Julian Chen, Ph.D., hoogleraar biochemie aan de Arizona State University's School of Molecular Sciences. De eerste auteur, Jiarui Song, is een promovendus bij Shippen.

Impact van plantentelomerase
Hun studie, 'De bewaarde structuur van het RNA van plantentelomerase vormt de ontbrekende schakel voor een evolutionair pad van ciliaten naar mensen', wordt gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Onze ontdekking van dit belangrijke onderdeel van het telomerase-enzym in het plantenrijk biedt een evolutionaire brug en een nieuwe weg voorwaarts om te begrijpen hoe mensen hun DNA veilig kunnen bewaren en cellen in staat kunnen stellen zich voor onbepaalde tijd te delen", aldus Shippen.

"Aangezien planten vaak interessante oplossingen ontwikkelen voor fundamentele biologische problemen, kunnen sommige van de lessen die we leren van plantentelomerasen bovendien nieuwe manieren bieden om stamcelziekten en kanker aan te pakken."


Een belangrijke ontdekking werd gepubliceerd door het Shippen Lab van de Texas A&M Universiteit in Texas. Op de foto staan de hoofdonderzoeker Dorothy Shippen, Ph.D., (links), promovendus en eerste auteur Jiarui Song (centrum) en doctoraal assistente en tweede auteur Claudia Castillo-González (rechts). (Foto: Texas A&M)

De ontdekking
"We vonden een kernbestanddeel van het telomerase-enzym dat al die jaren ontbrak", aldus Shippen. "En door deze component in planten te vinden, leren we niet alleen nieuwe lessen over hoe telomerase is geëvolueerd, maar we openen ook de deur om nieuwe dingen over het menselijk enzym te leren."

In 2001 publiceerde Shippen een artikel over de ontdekking van de katalytische subeenheid van het telomerase enzym uit planten. De katalytische component is een van de twee absoluut kritische onderdelen van het enzym en wordt nu zeer goed begrepen.

De tweede component, de RNA-subeenheid, die het enzym voorziet van informatie over wat te doen met chromosoomuiteinden, ontbrak echter.

"Onze nieuwe ontdekking is de RNA-subeenheid van telomerase uit het plantenrijk. In de plant telomerase RNA kunnen we nu de karakteristieken voor de menselijke telomerase en telomerase zien van eenvoudige organismen zoals bakkersgist en de microben in vijverschuim.

"Het ontbrekende deel was altijd deze subeenheid. Nu we de juiste hebben gevonden, zijn er veel interessante inzichten ontstaan."

De installaties hebben verschillende, innovatieve oplossingen voor zo vele biologische uitdagingen, en het inzicht in deze kan belangrijke aanwijzingen verstrekken op hoe de menselijke telomerase wordt gereguleerd, zei zij.

"We kunnen het telomerase enzym dieper bestuderen en nu veel meer zien en het kan ons helpen begrijpen hoe het menselijk enzym gaat werken. Het is echt dit ontbrekende middengebied."

Het telomerenpad
In de jaren 1930 bestudeerde Barbara McClintock het gedrag van chromosomen in maïs en was een van de eerste wetenschappers die het belang van telomeren inzag. Het Shippen Lab heeft in de jaren negentig het pionierswerk van McClintock op het gebied van modelplantsystemen voortgezet en ontdekte het telomerase enzym, dat nodig is om deze structuren op de uiteinden van chromosomen te onderhouden.

Shippens langdurige studies over telomerase, die een essentiële rol spelen in de stabiliteit van chromosomen en de capaciteit van de celproliferatie, heeft ertoe geleid dat ze beschouwd wordt als 's werelds expert op het gebied van plantentelomeeronderzoek.

"De telomeer is als een biologische klok. Aan het eind van de chromosomen zit een bepaalde hoeveelheid telomeren-DNA. Als cellen zich delen, verliezen ze een deel van dit DNA."

Ze heeft telomeren vergeleken met de plastic punt aan het eind van een veter - ze vormen een beschermende afsluiting aan de uiteinden van chromosomen in planten en dieren. Net als de plastic punt die versleten is, waardoor de schoenveter kan rafelen en moeilijk te gebruiken wordt, breekt ook de telomeer in de meeste cellen van het menselijk lichaam na verloop van tijd af.

"Het telomerase enzym is in staat om het verloren DNA aan chromosoom uiteinden aan te vullen en het is beschikbaar in onsterfelijke cellen", zei Shippen. "Het is actief in de stamcellen, maar normaal gesproken niet op andere plaatsen in het lichaam."

Verband tussen onsterfelijkheid en telomerase
Er is een verband tussen onsterfelijkheid en telomerase dat bestudeerd moet worden.

"Waarom is telomerase alleen actief in stamcellen, wordt het uitgeschakeld in andere cellen en waarom wordt het gereactiveerd in kankercellen?" zei Shippen. "We hebben veel geleerd over de menselijke telomerase van vijverschuim, maar planten kunnen nog meer aanwijzingen geven omdat hun groei en ontwikkeling zo plastisch is. Als je een bloem afsnijdt van een plant die in de tuin groeit, groeit er een andere bloem uit. Maar als je de punt van je vinger afsnijdt, zul je geen nieuwe groeien."

Het is een groot mysterie.

Maar Shippen zei dat de installatietelomerase zeer vergelijkbaar is met de menselijke telomerase.

"Het is opmerkelijk dat zelfs in planten telomerase alleen actief is in cellen die zich vele malen moeten delen."

Ze verwacht dat wat in het plantensysteem wordt geleerd, uiteindelijk vertaalbaar zal zijn en een grote impact zal hebben op de menselijke geneeskunde.

Bron: AgriLife Today (Kay Ledbetter)


Publicatiedatum:



Ook onze nieuwsbrief ontvangen? | Klik hier


Ander nieuws uit deze sector:


© BPnieuws.nl 2020

Schrijf je in voor onze dagelijkse nieuwsbrief om al het laatste nieuws direct per e-mail te ontvangen!

Inschrijven Ik ben al ingeschreven