スペイン人女性がノーベル賞の「カメラ」で永遠の若さの酵素を撮影

私たちの遺伝情報を保存する分子であるDNA は、人間を含む動物、植物、菌類の真核細胞の染色体にパッケージされています。特徴的な十字の形をした染色体の端には、テロメアと呼ばれるキャップがあります。靴紐を覆うプラスチックのカバーと同様、この部分が損傷したり短くなったりすると、保護している素材がほつれる可能性があります。

これらの問題を回避するために、私たちの細胞には、「永遠の若さの酵素」とも言われるテロメラーゼと呼ばれる非常に興味深いタンパク質が備わっています。細胞が分裂するたびに、テロメアは少量の DNA を失い、短くなります。テロメラーゼは、染色体の末端に DNA を付加することによって機能します。しかし、成体段階では、成体幹細胞、造血器官、生殖細胞などの特定の構造でのみ活性を持ちます。したがって、加齢に伴いこの酵素が機能しなくなるため、染色体が損傷し、細胞の死滅を引き起こします。

一方、胎児の発育などの人生の特定の段階や、がんなどの病気では、テロメラーゼが重要な役割を果たします。 2 番目のケースでは、酵素の活性化によって腫瘍細胞が不死化されます。したがって、これらの生物学的メカニズムは微妙なバランスに左右されます。つまり、染色体の末端が過度に短縮すると早期老化が引き起こされ、その結果、細胞死につながる一方、異常なテロメラーゼ活性が悪性細胞の不死化が促進される可能性があります。このタンパク質の役割を理解することは、新しい癌治療法の開発における重要な課題です。今日『Nature』誌に掲載された研究は、その方向への重要な一歩を示しています。

ノーベル賞の技術である極低温電子顕微鏡法

スペイン人のエバ・ノガレス氏率いるカリフォルニア大学とローレンス・バークレー国立研究所の科学者チームは、これまでに撮影されたテロメラーゼの最も正確な写真を入手した。彼は、電子極低温顕微鏡法と呼ばれる技術を使用してこれを達成し、まさに2017 年のノーベル化学賞を受賞しました。当時、スウェーデン王立科学アカデミーは、この方法は電子を使用して物体をナノメートルの解像度で観察するため、「生命の分子を観察するのに優れている」と強調した。

ノーベル賞受賞科学者は、温度を液体窒素の温度まで下げることで分子の水和状態を保存できることに気づきました。 「このようにして、イオン化中に形成されるラジカルの拡散は非常に遅いので、高解像度の画像を取得することができます」と、以前に初めて「写真撮影」に成功した研究者のエヴァ・ノガレス氏は、 Hipertextualに語った。ゲノムを編集するCas9システム。他のグループも同じ手法を用いて、ジカウイルスなどの構造やヘモグロビンなどのタンパク質のロボットによる肖像画を作成することに成功していた。

これまで、テロメラーゼに関する構造情報は限られていました。 Natureに今日発表された研究は、電子極低温顕微鏡法によって得られたサブナノメートル解像度の写真のおかげで、永遠の若さの酵素がどのように見えるかを示しています。この解像度は、研究には関与していない科学者マイケル・ストーン氏が同誌発行のフォーラムで強調したように、以前に得られた画像よりも3倍優れています。

広められた結論によると、テロメラーゼは二葉状の外観を持っており、この結果は過去に行われた研究とほぼ一致しており、テロメラーゼが実際にどのようなものであるかをより詳細に理解できるようになります。ストーン氏によると、この研究はこの重要な分子の理解において新たなマイルストーンに達したが、この酵素がさまざまな生物学的状態でどのように機能するのかについての新しいモデルや写真を開発する必要はまだあるという。極低温電子顕微鏡などの構造生物学の進歩により、私たちはこの道を歩み続けることができるでしょう。