La estructura, función y significado fisiológico de los telómeros y la telomerasa.
1¿Sustancias que controlan los objetivos de elongación de los telómeros?
Las investigaciones actuales sobre los telómeros muestran que los telómeros son una estructura especial al final de los cromosomas eucarióticos. Contienen múltiples secuencias repetidas de ADN bicatenario, y sus extremos son múltiples g de ADN monocatenario. Se diferencian en diferentes especies. secuencia y longitud de repetición telomérica, pero cada organismo tiene su propia secuencia específica y longitud promedio [por ejemplo, los telómeros humanos son (TTAGGG)n, que es aproximadamente? ¿15kb? Además, la proteína se une al ADN de los telómeros de dos formas: una es al ADN monocatenario y la otra es al telómero bicatenario. El primero proporciona una estructura similar a una tapa al final de los telómeros para estabilizarlos; el segundo puede estar directamente involucrado en el mantenimiento del equilibrio de la longitud de los telómeros y es un regulador negativo del alargamiento de los telómeros [1]. Actualmente, la proteína de unión a telómeros humanos hTRF es una proteína de unión de doble cadena implicada en el mantenimiento de la estabilidad de la longitud de los telómeros [2]. A continuación se describen los inhibidores que alteran la estructura y función de los telómeros.
1.1 Los cambios en la estructura de los telómeros provocan una actividad anormal de la telomerasa. Los telómeros se componen de una gran cantidad de repeticiones en tándem, una de las cuales es rica en G y la otra es rica en C. Durante la síntesis de los telómeros, la telomerasa agrega repeticiones de los telómeros a la cadena rica en G, y luego a la cadena rica en C. Es sintetizado por la cadena de ADN polimerasa. Las cadenas G de los telómeros en diferentes organismos adoptan generalmente una estructura compacta. Entre todas las estructuras, el G-quadruplex es la estructura teóricamente más estable y puede formarse no sólo entre dos moléculas de ADN sino también en ADN monocatenario que contiene cuatro secuencias teloméricas repetidas. Etal [3] utilizó diferentes modos de plegamiento del ADN telomérico como cebadores para estudiar el impacto sobre la telomerasa de Tetrahymena. Descubrieron que la estructura de la tétrada G de los telómeros es la menos eficaz para preparar la telomerasa para extender los telómeros y, por lo tanto, no puede servir como cebador para la telomerasa. Además, sus investigaciones posteriores descubrieron que los cebadores necesarios para la telomerasa pueden no tener ningún plegamiento. Dado que la estructura del ADN telomérico plegado no puede servir como cebador para el emparejamiento de bases y la unión al componente de ARN de la telomerasa, los telómeros de todos los organismos conocidos son sintetizados por la telomerasa en la cadena rica en G y, por lo tanto, pueden promover o estabilizar los telómeros en el cuádruplex G. Las estructuras pueden tener implicaciones terapéuticas potenciales para el cáncer. Espera [3]? El informe señaló que las concentraciones fisiológicas in vitro (iones K+ y Na+ a ?20 mmol/L?) pueden formar una estructura G-quadruplex estable, y la primera tiene un efecto más obvio. Espera [4]? Utilizando la tecnología clásica de extensión de cebador de telomerasa, se descubrió que el compuesto de molécula pequeña 2,6-diamidantraquinona puede inhibir la actividad de la telomerasa, y su IC50 es? 23μmol/L? ,¿acerca de? 100μmol/L? Utilizaron UV (espectroscopia ultravioleta) y 1H-NMR (espectroscopia de resonancia magnética nuclear 1H) para detectar los resultados de la titulación y demostraron que el efecto inhibidor de esta sustancia sobre la telomerasa está directamente relacionado con la estructura del telómero G-quadruplex. Se está estudiando la inhibición relevante de la telomerasa intracelular. ¿Fedorov? Espera [5]? También se ha informado que los compuestos basados en 3,4,9,10-perilentetracarboxidiimida se unen a estructuras G-quadruplex para inhibir la actividad de la telomerasa. Además, ¿hamburguesas? La última investigación de et al. [6] muestra que el cisplatino, un fármaco contra el cáncer que se ha utilizado clínicamente durante mucho tiempo, también es un entrecruzador G-Pt-G de secuencia específica. Se descubrió que el cisplatino inhibe la actividad de la telomerasa de las células tumorales testiculares humanas, lo que puede ser una de las razones por las que el cisplatino puede tratar eficazmente varios tumores.
1.2 Proteínas de unión a telómeros e inhibición de la actividad de los telómeros Existen muchos modelos de hipótesis diferentes sobre los mecanismos de elongación y procesamiento de los telómeros. Independientemente del tipo, se cree que cofactores como las proteínas de unión a telómeros (TBP) desempeñan un papel indispensable en la regulación de la longitud de los telómeros. Afectan la actividad de la telomerasa o pueden ajustar la longitud de los telómeros procesando directamente los telómeros cortados [1]. En el proceso de estudio de las TBP monocatenarias de Tetrahymena, se descubrió que tanto las proteínas α como β en la proteína heterodímera α/β están fosforiladas in vivo. Los estudios in vitro también han demostrado que la fosforilación de la subunidad β está regulada por el ciclo celular. Es probable que este mecanismo de fosforilación desempeñe un papel en el proceso de elongación de los telómeros por la telomerasa [1].
Además, la levadura Rapl es actualmente la TBP bicatenaria telomérica más estudiada. Su papel en el mecanismo de regulación de la longitud de los telómeros es muy complejo y se logra mediante interacciones con otras proteínas [1]. Se especula que la actividad de las TBP y los factores relacionados pueden inhibir la telomerasa y acortar los telómeros, provocando así la muerte de las células tumorales. Sin embargo, actualmente no existen informes sobre inhibidores específicos de las proteínas de unión a los telómeros humanos.
2 ¿Sustancias que inhiben las dianas estructurales y funcionales de la telomerasa?
La telomerasa es un complejo proteico de ácido ribonucleico y su componente de ARN proporciona una plantilla para la síntesis de telómeros. Se cree que el ARN de la telomerasa humana se puede dividir en dos regiones: una es la región plantilla, que contiene los 11 nucleótidos 5'-(cuaacccuaac)-3' complementarios del cebador, la otra es la región de anclaje, que está conectada a; el extremo 5' del cebador, proporcionando un camino para que la cadena de ADN se extienda fuera de la telomerasa [7]. Actualmente existen dos proteínas de telomerasa humana. TPl contiene 2627 aminoácidos [8] y puede mediar en la interacción entre la telomerasa y los telómeros. El otro es hEST2p, que puede ser la subunidad catalítica de la telomerasa humana y es importante para la expresión y regulación de la actividad de la telomerasa [9].
2.1 ¿Inhibir la actividad de la telomerasa frente al molde de ARN de telomerasa de Kanazawa? [10] prepararon una ribozima fragmentada dirigida al ARN de la telomerasa y trataron de descubrir mediante experimentos si podía inhibir la telomerasa. Los resultados mostraron que TeloRZ tiene la capacidad específica de escindir nucleótidos que contienen ARN de telomerasa. Puede escindir polinucleótidos en el primer 5'-C↓U en la región plantilla. Agregar TeloRZ al extracto de células HepG2 o Huh-7 puede inhibir la telomerasa en ambas células y se correlaciona positivamente con la dosis. 10μmol/L? Inhibe aproximadamente el 90% de la actividad de la telomerasa. Además, ¿qué pasa con Wan? Espera [11]? Se ha informado que las ribozimas martillo 2'-O-metiladas con mayor estabilidad biológica se pueden usar en ca. ¿0,4 µmol/L? Se espera que la ribozima, que puede inhibir el 90% de la actividad de la telomerasa de las células de glioma humano U87-MG y puede degradar el componente de ARN de la telomerasa, se convierta en un nuevo fármaco anticancerígeno.
¿Feng? Etal [12] utilizó oligonucleótidos antisentido complementarios a la región plantilla para inhibir la actividad de la telomerasa in vitro. Después de que las células HeLa transfectadas con hTR antisentido (ARN de telomerasa humana) proliferaran durante 23 a 26 generaciones, la mayoría de las líneas celulares (28 de 33 cepas) entraron en la fase crítica, la actividad de la telomerasa se inhibió y las células comenzaron a morir. ¿Norton? y otros [13]? Los tiooligonucleótidos (PS) y los nucleótidos peptídicos (PNA) antisentido están diseñados para apuntar a la región plantilla del ARN de la telomerasa humana. El PNA puede reconocer y unirse específicamente a la telomerasa humana y se ha utilizado ampliamente en la investigación de la telomerasa humana. P mol/L~n mol/L? Sus experimentos demostraron que el PNA era de 10 a 50 veces más potente para inhibir la actividad de la telomerasa que su análogo tiooligonucleótido PS. Además, este último tiene un efecto inhibidor no selectivo de secuencia sobre la telomerasa, mientras que el PNA tiene un efecto inhibidor específico sobre la telomerasa. ¿Últimamente, Pitts? y otros [14]? Se descubrió que el 2'-O-metil ARN puede producir efectos específicos en cultivos celulares y animales de experimentación, y su efecto inhibidor sobre la telomerasa es mejor que el péptido nucleótido PNA. ¿Grujov? y otros [15]? Tomando como tema la línea celular de melanoma SK-Mel-28, se cree que los nucleótidos antisentido complementarios a la región plantilla hTR tienen un efecto inhibidor más fuerte sobre la actividad de la telomerasa que otros nucleótidos antisentido. 5 nmol/L? ¿Puede producir un fuerte efecto inhibidor y? 20 nmol/L? Estos resultados indican que los oligonucleótidos antisentido hTR tienen buenas perspectivas de aplicación.
2.2 El efecto inhibidor de las propiedades de la transcriptasa inversa sobre la actividad de la telomerasa La telomerasa es en realidad una transcriptasa inversa especial y específica. ¿Estelar? y otros [16]? Las células de la línea de células B humanas JY616 y las células de la línea de células T Jurkat E6-1 (ambas muestran actividad de telomerasa) se utilizaron como sujetos de investigación para investigar si los inhibidores retrovirales de la transcriptasa inversa conocidos afectarían la actividad de la telomerasa de estas células en cultivo y la longitud del grano. índice de crecimiento. Los experimentos han demostrado que el ddG puede acortar gradualmente la replicación de los telómeros en las células en división y estabilizarla en un corto período de tiempo. y otros [17]? Experimentos similares demostraron que los fibroblastos embrionarios de ratón pueden transformarse espontáneamente en clones libres de telomerasa en presencia de inhibidores de la transcriptasa inversa AZT y carbovido, de forma similar al envejecimiento.
Sin embargo, este proceso inhibidor es reversible y estos inhibidores de la transcriptasa inversa AZT y ddG pueden inhibir la síntesis de telómeros al ocupar preferentemente el sitio de unión de nucleótidos de la telomerasa.
2.3 Inhibición de la actividad de la telomerasa como sustrato promotor de la telomerasa La telomerasa, como transferasa terminal, extiende los telómeros añadiendo desoxinucleótidos a los extremos de los telómeros. y otros [18]? Los resultados muestran que 7-deaza-dGTP y 7-deaza-dATP pueden inhibir la actividad de la telomerasa. 11μmol/L? Entonces qué. 8μmol/L? Inhibe el 50% de la actividad de la telomerasa en la línea celular 293 del riñón embrionario humano. Ambos pueden agregarse al ADN telomérico mediante la telomerasa, pero no son sustratos correctos y eficientes para la telomerasa, inhibiendo la actividad de la telomerasa, lo que lleva a una maduración prematura de los telómeros, que se manifiesta como un acortamiento de los telómeros, lo que sugiere N? 7 puede ser necesario para la actividad de la telomerasa. Este modelo se puede utilizar para estudiar el papel de la estructura secundaria del ADN en el mecanismo de la telomerasa y proporcionar ideas de referencia para el diseño de nuevos inhibidores de la telomerasa.
2.4 La región de anclaje del ADN de la telomerasa inhibe la actividad de la telomerasa. La telomerasa actúa como un cebador que se une al extremo 5' del ADN telomérico y luego extiende el telómero. Al destruir la región de anclaje del ADN de la telomerasa, se puede inhibir la síntesis de la telomerasa, lo que provoca el acortamiento de los telómeros y la muerte de las células tumorales [19]. Sin embargo, no hay informes de esta sustancia.
¿La 2,5 fosfatasa inhibe la actividad de la telomerasa? Etal [20] utilizó células de cáncer de mama humano PMC42 como material de investigación y descubrió que la fosfatasa 2A (PP2A) puede inhibir significativamente su actividad telomerasa cuando se incuba con extractos nucleares de células tumorales. Este efecto depende de la concentración (ED50 es? 10U?? 2U?) y muy rápido (? 10? significa inhibición significativa, inhibición completa en 2 minutos). Cuando se incubó PP2A con extracto de membrana celular * * * *, su actividad telomerasa fue ligeramente más débil, pero cuando se incubó con citoplasma * * * básicamente no se inhibió. Además, el efecto inhibidor de PP2A sobre la actividad de la telomerasa nuclear puede ser específico porque la proteína fosfatasa 1 o 2B no afecta la actividad de la telomerasa. ¿ciruela? ¿Esperando a alguien? El ácido okadaico, un inhibidor catalítico de PP2A, demostró que el efecto inhibidor de PP2A sobre la telomerasa está relacionado con la desfosforilación de proteínas. [21] descubrieron que un exopolisacárido aislado de microalgas marinas también tenía la capacidad de inhibir la actividad de la telomerasa en las células K562. Los experimentos demostraron que cuando se cultivaban células K562 con este polisacárido, se reducía la expresión de PP 1, la subunidad catalítica de la proteína fosfatasa 1. Estos experimentos indican algún componente proteico de la telomerasa.
2.6 Inhibición de la actividad telomerasa por el inhibidor Ku? Espera [22]? Tomando las células NPC-076 como objeto de investigación, se descubrió que dos inhibidores de la proteína quinasa (PKC), bisindoplilmaleimidaⅰⅰ y H-7, pueden inhibir significativamente la actividad de la telomerasa de las células de prueba. Entre los otros dos inhibidores de la PKC, la estaurosporina inhibe moderadamente la actividad de la telomerasa, mientras que la esfingosina inhibe sólo levemente la actividad de la telomerasa. Además, se observó experimentalmente que la mayoría de las células tratadas aún podían alimentarse (más del 75%) y mantenían un nivel bastante alto de capacidad de síntesis de proteínas. Este descubrimiento proporciona nuevas ideas para estudiar el mecanismo de la telomerasa y el tratamiento de los tumores con telomerasa.
2.7 Efectos inhibidores de ciertos compuestos de moléculas pequeñas sobre la actividad de la telomerasa ¿Perry? Espera [23]? Se informaron los efectos inhibidores de los derivados de aminoantraceno-9,10-diona disustituidos 1,4 y 2,6 sobre las actividades de la telomerasa y las enzimas Taq. Por ejemplo, ¿cuál es el valor IC50 de la azetidina para inhibir la actividad de la telomerasa? 4μmol/L? ~?11μmol/L? Exhibe una gran potencia entre los inhibidores de la telomerasa conocidos que no son ácidos nucleicos. ¿También Massani? Los experimentos de [24] demostraron que el galato de epigalocatequina, la principal catequina del té, puede inhibir directa y fuertemente la actividad de la telomerasa, que puede ser uno de los principales mecanismos del efecto anticancerígeno del té. Espera [25]? Utilizando sondas marcadas con europio y un nuevo método de fluorescencia de resolución temporal, se examinaron 125.000 compuestos y se identificaron una serie de inhibidores de la telomerasa que contienen isotiazolona, entre los cuales las sustancias más eficaces podían alcanzar valores de CI50 a nivel molar submicrónico. Estudios recientes también han demostrado que el DMSO puede inhibir reversiblemente la actividad de la telomerasa.
3 ¿Conclusión?
Los telómeros y la telomerasa se han convertido en uno de los nuevos objetivos más atractivos para la terapia antitumoral.
Algunos estudios recientes han demostrado que los inhibidores de la telomerasa no solo pueden causar directamente la muerte de las células tumorales, sino también aumentar la sensibilidad de las células tumorales a los fármacos antitumorales que dañan el ADN y su sensibilidad a la apoptosis (células U251-MG) [26]. Este resultado amplía las perspectivas de aplicación de los inhibidores de la telomerasa. Aunque no hay todas las preocupaciones sobre esta terapia, como la preocupación de que los inhibidores de la telomerasa tengan efectos adversos sobre las células madre y las células germinales, y la preocupación de que el uso de inhibidores de la telomerasa pueda inducir vías de alargamiento de los telómeros distintas a la telomerasa, por ahora en términos de conocimiento. , las primeras preocupaciones pueden evitarse hasta cierto punto diseñando cursos de tratamiento (aunque hay algunos informes de que no todas las células tumorales tienen telómeros más cortos que las células madre), mientras que las segundas requieren experimentación y más investigaciones para demostrarlo.
Lo cierto es que la búsqueda e investigación sobre los inhibidores de la telomerasa se basa en el estudio de los telómeros y la telomerasa. Con la investigación en profundidad sobre la estructura, función y mecanismo regulador de los telómeros y la telomerasa, la investigación sobre los inhibidores de la telomerasa también seguirá siendo en profundidad. Sin embargo, a juzgar por la investigación actual, la mayor parte de la investigación sobre inhibidores de la telomerasa aún se encuentra en la etapa de experimento celular in vitro y hay pocos informes sobre sus efectos farmacológicos y farmacocinética in vivo. Los efectos clínicos y los efectos secundarios tóxicos de los inhibidores de la telomerasa también necesitan mayor verificación.