X
تبلیغات
سلولی ومولکولی

سلولی ومولکولی
علمی پژوهشی

ROLE OF TELOMERASE IN CANCER AND TELOMERASE

INHIBITORS

The University of Alabama

Department of Chemistry

Graduate Student Seminar Series

نقش تلومراز درسرطان و مهار کنندههای تلومراز

ترجمه : سیده مبینا موسوی دانشجوی علوم سلولی ومولکولی

مقدمه :

سرطان وداروهای ضد سرطان

سرطان بیماری هست که باعث رشد بدخیم و تقسیم غیر قابل کنترل وغیر طبیعی سلول می شود . همچنین واژه ای غیر از سرطان نیز می شود برای این بیماری تعریف کردبنام ((Neoplasm)) . که معمولا بجای سرطان استفاده می شود .

نئوپلاسم یا همان سرطان دوگونه هستند : خوشخیم که فقط باعث رشد موضعی سلول می شود .و بدخیم که باعث نقص در متاستاز هم می شود .

 فرق بین سلولهای سرطانی از سلولهای سالم در موارد زیر می باشد .

درسلولهای سرطانی : تکثیر آنها غیر قابل کنترل می باشد و عملکرد طبیعی  خود را ازدست می دهند ودرسوخت وساز آنها نقص ایجاد می شود .

سرطانها در سلولهایی که درژن آنها تغییراتی ایجاد شد نیز بوجود میاید مثلا وقتی که ژنهای سرکوب کننده تومور غیر فعال شوند که این باعث فعال شدن پروتو انکوژنها ی درون انکوژن می شود و باعث می شود تا سلولها سرطانی شوند .

اکثر داروهای ضدسرطان  از تکثیر سلولی جلوگیری می کنند . همچنین این داروها می توانند عوارضی را داشته باشند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

تحلیل مغز استخوان بوسیله کاهش تولید لکوسیتها می شود ودرنتیجه ایمنی بدن کاهش می یابد . باعث می شود تا زخمها دیر التیام یابند . باعث تحلیل رشد درکودکان می شود باعث نازایی می شود ازدست دادن مو آسیب به سلولهای گوارشی وکلیه ودرنهایت مرگ می تواند از عوارض استفاده از این داروها باشد .

تلومرها وتلومراز

تلومرشامل مجموعه ای از پروتئینهای DNA سلولی می باشند که بعنوان پوششی انتهای کروموزوم را می پوشاند . تلومر متشکل از توالی تکراری اولیگونوکلئوتیدی بصورت 5-TTAGGG-3 درکروموزوم انسانی می باشد . این توالی بطورمتوسط 1000تا 2000 واحد درهرسلول سوماتیک انسانی وجوددارد درواقع اینها 6000 تا 12000 جفت باز از DNA تلومری را می سازند . این تلومرهای دورشته ای تقریبا دست نخورده باقی می مانند . عملکرد اصلی تلومرها محافظت از انتهای DNA دورشته ای درمقابل شکسته شدن می باشد همچنین از انتهای کروموزم های خطی هم محافظت می کند . تلومرها بعنوان یک ساعت زیستی برای تنظیم تکثیرسلولی نیز استفاده می شوند .

طول وپایداری تلومرها بوسیله 3 پروتئین متصل به DNA به نامهای TRF1,TRF2,POT1 انجام می گیرد  .

TRF1  طول تلومر را کنترل می کند که اینکار را بواسطه مهار طویل سازی DNA تلومریک انجام می دهد . تعداد پروتئین TRF1 حاظر در انتهای کروموزم به طول تلومربستگی دارد .

TRF2  این پروتئین به پایداری انتهای کروموزوم کمک می کند که این کار را بوسیله ممانعت از به هم چسبیدن دوانتهای کروموزم انجام می دهد.

POT1 هم به TRF2  درپایداری کرموزوم کمک می کند .

تلومراز یک آنزیم RNAوابسته به DNA پلیمراز می باشد یا یک ترانسکریپتاز معکوس ویژه ای می باشد که قالب RNA  را برای ساخت DNA حمل می کند .بنابراین تلومراز یک ریبونکلئوپروتئین می باشد که به طویل سازی تلومر درسلولهایی که فعالیت می کنند کمک می کند . این آنزیم درطول رشد جنین بیان می شود واز تمایز بافتها جلوگیری می کند و درسلولهای سماتیک وجودندارد . هرچند تلومراز درحدود 85 درصد از سلولهای تومور انسانی بیان می شود . تلومراز از زیر واحدهای RNA تشکیل شده است (TR,HTR درانسان ) که باعث افزایش قالب تلومری می شود . این دارای یک قسمت پروتئینی می باشد (ترانس کریپتاز معکوس (TERT) درانسانها) که سنتز تلومراز را کاتالیز می کند وفاکتورهای پروتئینی فرعی را اضافه می کند .

HTR متشکل از الگویی می باشد که مکمل تلومراز می باشد وتوالی آن 5-CUAACCCUAAC-3 .

HTR به انتهای DNA  باند می شود که به همراه HTERT دنباله دی اکسی نوکلئوتید رادرانتهای 3 تکرار تلومریک کاتالیز می نماید . سپس الگوی RNA به انتهای 3 تازه سنتز شده ترجمه می شود .

به نظر می رسد بیان ژن HTERT مراحل فعالیت تلومراز رامحدود می کند . MRNA ، HTERT تنها درسلول هایی که بصورت مداوم تلومردارند(تلومر مثبت) بیان  می شود ودرسلولاهی که وداوم تلومر ندارند(تلومرمنفی) بیان نمی شودواین تفاوت بین سلولهای تلومر مثبت با سلولهای تلومر منفی می باشد.

تکثیر سلولهای سرطانی وسلوهای سالم :

اکثر سلول های سماتیک انسان  بطور متوسط بعد از 60-70 با تقسیم دچار پیری می شوند. (پیری سلولی فرایندی است که سلول های نرمال توانایی تقسیم راازدست می دهند )واین محدودیت تقسیم سلولی را محدودیت Hayflich می نامند .

سلولهای نرمال بوسیله همانند سازی DNA به دو سلول دختر تقسیم می شوند که هرکدام از آنها می توانند رشته دیگر را سنتز کرده وهمانند سلولهای والد خود شودند .

همانند سازی در  DNA پیشرو ساده وکامل می باشد . اما در رشته تاخیری همانند سازی با ساخت قطعات اوکازاکی همراه می باشد که از سمت 5 به سمت 3 می باشد . درنتیجه این همانند سازی ، ناکامل می باشد وبنابراین درکروموزوم شاهد بینهایت انتهای رشته تاخیری آزاد می باشیم که این باعث از دست رفتن ژن می شود که این برنامه همانند سازی انتهایی نامیده می شود .

همه کروموزومهای انسانی درانتهای کروموزوم خود حاوی تلومر می باشند . تلومرها شامل DNA  می باشند که برای عملکرد سلولهای نرمال ضروری نیست . فقط تلومر باعث می شود تا سلولها ژنهای ضروری خود را ازدست ندهند . وقتی که طول تلومر کوتاه شد سلولها درمرحله M1 باقی مانده و پیری سلولی صورت می گیرد . واما اگر سلولها با وجود طول کوتاه تلومر از مرحله پیری بگذرند و به تمایز ادامه دهند درادامه سلول وارد به یک نقطه بحرانی بنام M2 می رسند. اگر سلولها بواسطه موتاسیون  از مراحل M1 ,M2 گذشتند این سلولها خاصیت نامیرایی پیدا می کنند که معمولا اینها به یک تلومر غیر فعال نیاز دارند تا طول آن تغییر نکرده وثابت باقی بماند .

ساختار تلومراز:

ساختار TER:

اندازه وساختار TR دربین گونه های مختلف متفاوت می باشد .  اما ساختار مرکز ی تقریبا یکسانی دارند. این مطلب نشاندهنده آن است که مکانیسم همانند سازی دربین ارگانیسمهاعمومیت دارد . ساختار اصلی TR شامل یک رشته پیوند شده با عناصر مختلف می باشد(TBE) وچندین جایگاه باند برای TERT دارد .

TBE فرایند تکرار درناحیه تلومر را تنظیم می کند . برروی موتاسیون RNA آنزیمی مخمرها  مطالعاتی صورت گرفته است . که ساختار RNA مرکزی آن شبیه به مژه داران ومهره داران می باشد . ساختار تریپل هلیکسی نیز برای آن پیشنهاد شده است  که دارای یک حلقه می باشد که بوسیله پیوند هیدروژنی –هاگستین به شکاف اصلی درنزدیکی پیوند واتسن –کریکی U-A درساقه 2 باند شده است .این نظریه بوسیله آزمایشات NMR در تلومرهای انسان وآنالیز عملکرد RNA تایید شده است.

مطالعات موتاسیونی درزیر واحد RNA تلومراز مخمر مشخص کرده است که هسته مرکز مارپیچ سه تایی با زیر واحد ترانسکریپتاز معکوس ارتباطی ندارد . درعوض مارپیچ سه تایی تلومراز انسان بوسیله 2-OH نوکلئوتید A176  با واکنش کاتالیتیکی تلومراز مرتبط می باشد . گروه 2-OH ناحیه مارپیچ سه تایی هم درانسان وهم در مخمر برای کاتالیز RNA تلومراز بسیار مهم می باشد .

درساختار سوم تلومراز انسان ناحیه الگو تلومراز با ناحیه مارپیچ سه تایی درموقع انتقال انرژی درکنار هم هستندکه این مطلب را با مطالعه بوسیله فلورسانس تایید شده  است . 

ساختار TERT :

TERT هلوآنزیم تلومراز می باشد . که از 4 زیر واحد اصلی تشکیل یافته است :

دمین ترانسکریپتاز معکوس (RT) یک دمین RNA بایندینگ (TRBD) ودمین N  انتهایی (TEN) ودومین C انتهایی(CTE) که گمان می رو منطقه معروف به ThumbدرTERT را دربردارد .

TEN ,CTE دو دمین انتهایی هستند اما ساختار ترکیبی آنها درتلومراز موجب می شود تا هرد دومین شبیه به یک حلقه به نظر آیند .(شکل 4) . دمین RT یک پیوند سستی را با زیر واحد RNAدر TERT  برقرار می کند . و جایگاه فعال را در تلومراز ایجاد می کند .  دمین RT  درتلومراز با دیگر ترانسکریپتازهای معکوس بواسطه وجود دو N انتهایی درآن تفاوت دارند . جایگاه فعال در RT شامل سه باقیمانده آسپارتیک اسید یکسان می باشند .که به دو قسمت اصلی A,C تقسیم می شود . نوکلئوتید تلومراز  منطقه انگشتی TERT را به قسمت صفحه اصلی پیوند می دهد . TEN می تواند هم به DNA وهم به RNA پیوند شود.TEN  بین کروموزم(DNA ) با تلومراز را تسهیل می کند و وقتی که با  RNA پیوند دارد عملکردی  غیر اختصاصی دارد .

TEN  کمترین دمین رادربین گونه ها دارد.اما از نظر عملکرد درتلومرازهای انسان ومخمر پروتوزوا بسیار مهم است.بر خلاف TEN، TRBD معمولا بیشترین دمین رادربین گونه هادارد . TRBD متشکل از منطقه کلیدی اصلی بنام CP,T می باشد که برای تشخیص RNA اهمیت زیادی دارند . این همچنین اتصالات وسیعی را با ساقه 1 و TBE در زیر واحد RNA تلومراز بوجود می آورد.

TRBD متشکل از مارپیچ 12  آلفا و رشته های 2 بتا و چندین لوپ پیوند شده با آن می باشد .چیدمان مارپیچ و لوپها باعث ایجاد دو نیمه نامتقارن درآن می شود .در گیاهان دونیمه درزاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر قرار دارند (عکس 5) . نیمه کوچکتر TRBD انعطاف پذیرتر از نیمه بزرگتر می باشد .

TRBD متشکل از ساختار اصلی :C,TP,QFP هستند . QFP از اسیدآمینه های آبگریز ساخته شده است و تماسهای گسترده ای را با باقیماندههای اطراف دارد. ساختار وموقعیت قرارگیری QFP طوری هست که بصورت مستقیم با اسید نوکلئوید باند نمی شود اما به شکل گیری پروتئین کمک می کند . که این برای فعالیت تلومراز ضروری می باشد .

ساختار دیگری هم ما درتلومراز شاهد هستیم بنام T  موتیف یا اصلی که بصورت آبگریز می باشد . اندازه وساختار T اصلی با ساختار نوکلئوتید سازگار نیست . اما مارپیچ 12 آلفا و زیر مجموعه W496 از T موتیف  می توانند بصورت گسترده به دو سمت کناری آبگریز حرکت نمایند . وبا RNA تک رشته ای باند شوند .

زیر واحدCP متشکل از یک شکاف  کم عمق و عریض وبابارهای بسیار مثبت می باشد .CP  می تواند با ساختار اصلی RNA دورشته ای پیوند شود . که این بعلت وجود دو اسید آمینه کناری آن یعنی آرژنین ولیزین می باشد . اکنون ما اطلاعات خوبی از ساختار تلومراز داریم و یافته های ما دررابطه با جنبه ساختاری تلومراز به ما برای تجویز داروها وپیداکردن منطقه هدف در تلومراز کمک زیادی می کند .

تلومراز وهدف درمانی :

تلومراز در تقریبا 85 درصد از سلولهای سرطانی بیان می شود . واین دربرابر سلولهای سوماتیک بسیار ناچیز می باشد . واین امید تازه ای است برای درمان دارویی جدید سرطان بوسیله تلومراز وباعث کاهش روشهای دیگر درمانی خواهد شد .

تلومراز همچنین می تواند بعنوان مارکری برای تشخیص قبل از تولد سرطان نیز استفاده شود . هرچند نتایج مثبت ومنفی  بالا ی فعالیت تلومراز دربافتهای لنفاوی ودردیگر سلولهای خونی ،  تشخیص قبل از تولد را کمی محدود می کند. وابستگی طول کوتاه تلومر و ازدست رفتن مقداری از تلومر به داروهای آنتی تلومراز برای مواجهه با سلولهای تومور ی که بجای سلولهای  نرمال با عملکرد طبیعی قرار گرفته اند کمک می کند .

عملکرد بعضی از داروهای ضد تلومراز بصورت زیر است :

1-    محدود کردن مستقیم فعالیت تلومراز بوسیله هدف قرارجایگاه فعال HTR,HTERT,TRF1,TRF2,POT1   ومحدود کردن مولکولهای کوچک آلوستریک واولیگونکلئوتیدها .

2-    درمان ایمنی با فعال کردن تلومراز ، دراین روش از تولیدات درمان ایمنی  درپپتیدهایTERT  وmrna و پلاسمید وdna ویروسی استفاده می شود.

3-    موادی که باعث شکسته شدن تلومر می شوند.تاثیر واکنشهای پروتئین-پروتئین درتلومر یا تثبیت کردن  ساختمان چهارم G

4-    درمان ژنهای خودکشی سلولی

5-    قفل کردن بیان تلومراز یا تکامل حیات

هر رده از داروها ضد رشد هستند و درمراحل مختلف بالینی مورد استفاده قرار می گیرند و دارای مزیتها ومحدودیتهایی نیز می باشند .

اولگیونوکلئوتیدهای آنتی سنس DNA یکی از Inhibitor یا محدود کنندههای تلومراز می باشد .

تغییرات کلاسیک اولیگونوکلئوتید آنتی سنس DNA پایداری واختصاصیت داروها در شرایط  invivo ,invitro  را افزایش می دهد .

بیان اولیگونوکلئوتید htr یکی از عوامل مهم درکوتاه شدن تلومر در سلولهای گوارشی که دچار سرطان شده اند می باشد .

حضور اولیگونوکلئوتید htert نشاندهنده عملکرد آنتی تومور در سلولهای سرطانی مثانه وسلولهاس سرطانی پستان می باشد .

مهار بیان htr,htert با هم صورت می گیرد

اولیگونوکلئوتیدهای NP,NPS باعث افزایش گروه آنتی سنس در درمان سرطان می شود . .هر دو اولیگونوکلئوتید NP,NPS باعث برداشتن خاصیت کوتاه شدن درتلومر شده و وتاثیر ضدتوموری دارد. هرچند که NP برای شناخت سلول به حامل لیپیدی نیازمند می باشد . درحالی که NPS این خصوصیت را ندارد .

نتیجه:.

ترکیبات تولید شده و برای پیوند با تلومراز وفعالیت ضد توموری مورد آزمایش قرارگرفتند . درشرایط آزمایشگاهی اکثر این ترکیبات خاصیت هم افزایش فعالیت تلومراز را داشتند وهم بعنوان ضد تلومراز عمل می کردند . مطالعات آینده درشرایط بدنی این را نشان خواهد داد که این داروهای ضد تومور اندکی هم دارای خاصیت سمی برای بدن می باشند . اکثر ترکیبات ضد تلومراز هم خاصیت سمی برای سلول دارد و هم زمان زیادی برای فعالیت ضد توموری نیازدارد .  

 

ومن ا... التوفیق

سیده مبینا موسوی

خرداد 1389

 

[ سه شنبه یازدهم خرداد 1389 ] [ 10:39 ] [ سیده مبیناموسوی ]

.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

دروبلاگ حاضر سعی شده است تا مطالب ومقالات روز دررابطه با سلولي و مولكولي ارائه شود . دراین راه نیازمند کمک همه شما دوستان وبلاگی هستیم .
امکانات وب