Telomeráza patrí do skupiny enzýmov podporujúcich prežívanie buniek, pretože bráni degradácii koncových častí lineárnych chromozómov v jadre eukaryotických organizmov a tak sa podieľa na regulácii nástupu replikačnej senescencie. Na druhej strane sa však podieľa na transformácii zdravých buniek na nádorové. Najnovšie zistenia naznačujú, že katalytická podjednotka telomerázy (TERT) disponuje aj viacerými mimotelomerickými funkciami: reguluje génovú expresiu, signálne dráhy a DNA opravné mechanizmy (1). Zaujímavosťou je, že TERT bol detekovaný aj v mitochondriách cicavčích buniek, ktoré boli vystavené oxidačnému stresu. Presná úloha proteínu v mitochondriách síce nie je známa, ale predpokladá sa, že proteín reguluje hľadinu nebezpečných reaktívnych foriem kyslíka (ROS), udržiavanie homeostázy mitochondrií a mitochondriálnej DNA (mtDNA), reguluje antioxidačné mechanizmy a inhibuje apoptózu (2, 3).
Cieľom nášho projektu bola analýza efektu expresie ľudskej katalytickej podjednotky telomerázy (hTERT) na homeostázu mitochondrií heterologického hostiteľa, kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Za týmto účelom bol pripravený konštrukt pYES/2CT-hTERT, v ktorom je hTERT pod kontrolou regulovateľného GAL1 promótora. Vektor bol použitý na indukciu expresie v bunkách S. cerevisiae a na skúmanie úlohy proteínu po vystavení buniek vplyvu rôznych látok. Pomocou špecifických protilátok voči hTERT sme potvrdili expresiu proteínu. V ďalšom kroku sme hodnotili viabilitu buniek exprimujúcich hTERT po vystavení buniek peroxidu vodíka, ktorý spôsobuje oxidačný stres. Za týchto podmienok sme pozorovali lepšiu viabilitu buniek exprimujúcich hTERT v porovnaní s kontrolným kmeňom. Tento výsledok naznačuje, že hTERT zvyšuje toleranciu buniek voči oxidačnému stresu pravdepodobne pomocou regulácie homeostázy v mitochondriách, ktoré sú primárnym cieľom oxidačných agensov. Bunky transformované vektorom pYES/2CT-hTERT boli ďalej podrobené analýze funkcie proteínu pri stabilizácii mtDNA. Na rozdiel od štúdií na cicavčích bunkách (2) z našich výsledkov vyplýva, že u kvasiniek hTERT zrejme nemá vplyv na udržiavanie mtDNA.
Odhalenie dôvodov, prečo nabudol hTERT nové fyziologické a biochemické úlohy a objasnenie molekulárnej podstaty extratelomerických funkcií a mechanizmov ako tento proteín pôsobí v mitochondriách môže poskytúť odpovede na otázky vo viacerých oblastiach výskumu – od štúdia telomér, cez biogenézu mitochondrií až po všeobecnejšie otázky evolučnej biológie.
Táto práca bola podporená grantami VEGA (1/0311/12) a APVV (0035-11).
(1) Martínez, P. and Blasco, M. A. (2011). Telomeric and extra-telomeric roles of telomerase and the telomere-binding proteins. Nat. Rev. Cancer. 11 (3): 161-176.
(2) Haendeler, J., Dröse, S., Büchner, et al. (2009). Mitochondrial telomerase reverse transcriptase binds to and protects mitochondrial DNA and function from damage. Arterioscler. Thomb. Vasc. Biol. 29 (6): 929-935.
(3) Sharma, N. K., Reyes, A., Green, et al. (2012). Human telomerase acts as a hTR-independent reverse transcriptase in mitochondria. Nucleic Acids Res. 40 (2): 712-725.