텔로미어와 텔로머라제의 구조, 기능, 생리학적 중요성

텔로머라제는 대부분의 악성 종양에서 특이적으로 발현되는데, 이는 종양에 대한 항텔로머라제 치료에 특별한 관심을 불러일으키고 있습니다. 텔로미어의 신장과 안정화를 직접 억제하면 세포가 계속 증식할 수 없으며 사망할 때까지 노화 경로에 진입하는 동시에 종양 세포와 정상 신체 조직 사이의 텔로미어와 텔로머라제의 차이도 감소할 수 있습니다. 텔로미어 및 텔로머라제 억제제가 신체에 미치는 영향 텔로미어 및 텔로머라제 억제제에 대한 연구 진행이 이제 분류되어 소개됩니다.?

1 텔로미어 확장의 표적을 조절하는 물질 ?

현재 텔로미어에 대한 연구에 따르면 텔로미어는 여러 개의 이중 가닥 DNA 반복 서열을 포함하고 있으며 그 끝은 여러 개의 G를 포함하는 단일 가닥 DNA입니다. 텔로미어의 반복 서열과 길이는 다양합니다. 종마다 다르지만 각 유기체에는 고유한 특정 서열과 평균 길이가 있습니다[예를 들어 인간의 텔로미어는 (TTAGGG)n, 약 ?15kb?] 또한 텔로미어는 DNA에 결합하는 단백질도 있으며 두 가지 결합이 있습니다. 형태: 하나는 단일 가닥 DNA에 결합되어 있고, 다른 하나는 이중 가닥 텔로미어에 결합되어 있습니다. 전자는 텔로미어의 끝 부분에 캡과 같은 구조를 제공하여 후자에 직접적으로 관여할 수 있습니다. 현재 분리된 인간 텔로미어 결합 단백질인 hTRF는 텔로미어 길이의 안정성을 유지하는 데 관여하는 이중 가닥 결합 단백질입니다[1] 2]. 텔로미어의 구조와 기능 변화는 아래에 소개되어 있습니다.?

1.1 텔로미어 구조 변화로 인한 비정상적인 텔로머라제 활성 텔로미어는 다수의 직렬 반복 서열로 구성되며, 그 중 하나는 G가 풍부하고 다른 하나는 C가 풍부합니다. 텔로미어 합성 중에 텔로미어 반복은 먼저 텔로머라제에 의해 G-풍부 사슬에 추가된 다음 DNA 폴리머라제에 의해 C-풍부 사슬이 합성됩니다. 다양한 유기체의 텔로미어 G 사슬은 일반적으로 컴팩트한 구조를 채택합니다. 모든 구조에서 G-quadruplex는 이론상 가장 안정적인 구조입니다. 두 개의 DNA 분자 사이에서 형성될 뿐만 아니라 4개의 반복된 텔로미어 서열을 포함하는 단일 가닥 DNA 사이에서도 형성될 수 있습니다. Zahler et al [3] 그들은 프라이머로 사용될 때 텔로머 DNA의 다양한 접힘 방식이 테트라히메나 텔로머라제에 미치는 영향을 조사했습니다. 그들은 텔로미어 G-사중체 구조가 텔로미어의 텔로머라제 확장을 시작하는 것이 가장 효율적이지 않으며 텔로머라제에 대한 프라이머 역할을 할 수 없음을 발견했습니다. 추가 연구에 따르면 텔로머라제에 필요한 프라이머에는 접힌 부분이 없어야 합니다. 접힌 텔로미어 DNA 구조는 텔로머라제 RNA 그룹의 프라이머 역할을 할 수 없으며 텔로머라제에서 텔로미어 프라이머의 해리 속도를 변경하는 역할을 할 수 없습니다. 현재 알려진 모든 유기체의 텔로미어는 G가 풍부한 가닥의 텔로미어로 구성되어 있습니다. 따라서 효소는 텔로미어를 촉진하거나 안정화하여 G-quadruplex 구조를 형성할 수 있는 물질이 암에 대한 잠재적인 치료적 중요성을 가질 수 있습니다. Zahler 등의 보고서[3]에서는 시험관 내 생리학적 농도(/L에서 ~20mmol K 및 Na 이온)가 안정적인 G-quadruplex 구조를 형성할 수 있음이 지적되었으며, 전자의 효과는 다음과 같습니다. Sun 등은 실험을 수행하기 위해 고전적인 프라이머 텔로머라제 확장 기술을 사용했으며 소분자 화합물 2,6-디아미안트라퀴논이 23μmol/L의 IC50으로 텔로머라제 활성을 거의 완전히 억제할 수 있음을 발견했습니다. 그들은 약 100 μmol/L에서 텔로머라제 활성을 억제합니다. 그들은 UV(자외선 분광학) 및 1H-NMR(1H-핵자기공명 분광학) 검출 및 적정 결과를 사용하여 이 물질에 의한 텔로머라제의 억제가 텔로미어 G-와 직접적으로 관련되어 있음을 증명했습니다. 텔로미어의 세포 내 억제와 관련된 효소 기능은 연구 중입니다. Fedoroff 등도 NMR 방법을 사용하여 연구를 수행했으며 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 디이미드 기반 화합물이 G-결합과 결합한다고 보고했습니다. 억제하는 4중 구조

또한, 텔로머라제 활성을 억제하는 것으로 최근 임상에서 오랫동안 사용되어 온 항암제 시스플라틴(cisplatin)도 서열 특이적 G-Pt-G 가교결합을 나타낸다는 사실이 Burger 등의 최근 연구에서 밝혀졌다. 연구 결과에 따르면 시스플라틴은 인간 고환 종양 세포에서 텔로머라제 활성을 억제할 수 있으며 이는 시스플라틴이 다양한 종양을 효과적으로 치료할 수 있는 이유 중 하나일 수 있습니다. 유사한 화합물에는 카르보시나민이 포함됩니다.?

1.2 텔로미어 결합 단백질 및 텔로미어 활동 억제 텔로미어의 신장 및 처리 메커니즘에 관한 다양한 가설 모델이 있습니다. 어느 쪽을 믿든 텔로미어 결합 단백질(TBP) 및 기타 보조 인자는 텔로미어 신장 및 처리에 필수적인 역할을 합니다. 텔로미어 길이 조절에 영향을 미치거나 텔로미어 길이 조절을 동시에 완료하기 위해 텔로미어를 직접 처리하고 절단합니다[1]. α/β 이종이량체 단백질은 생체 내에서 인산화되며, 시험관 내 연구에서도 β 서브유닛의 인산화가 세포 주기에 따라 변화하고 조절되는 것으로 나타났습니다. [1] 또한, 효모 Rapl은 가장 집중적으로 연구된 텔로미어 이중 가닥 TBP입니다. 길이 조절 메커니즘에서 텔로머라제의 역할은 매우 복잡하며 일부 다른 단백질과의 상호 작용을 통해 수행됩니다. TBP를 표적으로 사용하고 TBP 및 관련 인자의 활성을 억제하거나 조절하여 텔로미어를 단축시켜 종양 세포 사멸을 유발함으로써 텔로머라제를 억제합니다. 그러나 현재 인간 텔로미어 결합 단백질의 특정 억제제에 대한 보고는 없습니다. p>

2 텔로머라제의 구조적, 기능적 표적을 억제하는 물질?

텔로머라제는 리보핵산 단백질 복합체로, 그 RNA 성분이 텔로미어 합성을 위한 주형을 제공하는 것으로 현재는 알려져 있습니다. 프라이머 역할을 하는 두 영역으로 나뉩니다. 하나는 프라이머에 상보적인 11개의 뉴클레오티드 5'-(CUAACCUAAC)-3'을 포함하는 템플릿 영역이고, 다른 하나는 프라이머의 5' 말단에 연결된 앵커 영역입니다. DNA 사슬이 텔로머라제 외부로 확장되는 경로를 제공하는 반면[7], 텔로머라제의 단백질은 반응 합성을 촉매하는 역할을 합니다. 현재 2개의 분리된 인간 텔로머라제 단백질이 2627개의 아미노산을 함유하고 있으며[8] 이를 매개할 수 있습니다. 텔로머라제와 텔로미어 사이의 상호작용, 다른 하나는 인간 텔로머라제의 촉매적 하위 단위일 수 있으며 텔로머라제 활성의 발현과 조절에 매우 중요한 역할을 하는 hEST2p입니다.?

2.1 텔로머라제 표적화 RNA 주형은 텔로머라제 활성을 억제합니다. Kanazawa 등은 텔로머라제의 RNA 구성 요소를 표적으로 하는 망치 모양의 리보자임 TeloRZ(망치형 리보자임)을 준비하고 이것이 텔로머라제를 억제할 수 있는지 여부를 실험을 통해 알아내려고 했습니다. TeloRZ는 자신이 합성한 텔로머라제 RNA 성분을 포함하는 뉴클레오티드를 절단하는 특정 능력을 가지고 있으며, 간암 세포주 HepG2 또는 Huh의 추출물에 TeloRZ를 첨가하면 템플릿 영역의 첫 번째 5'-C↓U에서 폴리뉴클레오티드를 절단할 수 있습니다. -7은 둘 다에서 텔로머라제를 억제하며, 약 10μmol/L의 텔로머라제 활성을 약 90% 억제할 수 있다고 보고했습니다. 생물학적 안정성이 더 높은 망치형 리보자임은 신경교종 U87-MG 세포에서 약 0.4μmol/L?의 텔로머라제 활성을 90% 억제할 수 있습니다. 텔로머라제의 RNA 성분을 분해할 수 있는 리보자임은 항암제.?

Feng ét al[12 ]안티센스 hTR(인간 텔로머라제)로 형질감염된 23~26세대 HeLa 세포 후에 텔로머라제 활성을 억제하기 위해 템플릿 영역에 상보적인 안티센스 올리고뉴클레오티드가 시험관 내에서 사용되었습니다. RNA) 대부분의 세포주(33개 균주 중 28개)가 위기기에 접어들어 텔로머라제 활성이 억제되어 세포가 죽기 시작했습니다.

Orton 등은 인간 텔로머라제의 RNA 주형 영역을 표적으로 하는 안티센스 티오올리고뉴클레오티드(PS)와 펩타이드 뉴클레오티드(PNA)를 설계하여 인간 텔로머라제를 특이적으로 인식하고 결합할 수 있으며 ~ 범위의 IC50 억제 활성에 도달했습니다. 후자는 텔로머라제의 비순차 선택적 억제제인 ​​반면, PNA는 텔로머라제를 억제하는 데 매우 특이적입니다. 최근 Pitts 등[14]은 2'-O-메틸 RNA가 세포 배양에 특정 효과를 가질 수 있음을 발견했습니다. Glukhov 등은 흑색종 세포주 SK-Mel-28을 대상으로 연구를 통해 hTR 주형 영역에 상보적인 안티센스 뉴클레오티드가 억제하는 것으로 나타났습니다. 다른 안티센스 뉴클레오티드보다 텔로머라제 활성이 강하고 ~5nmol/L²에서 강력한 억제를 생성할 수 있는 반면 ~20nmol/L²에서는 샘플이 텔로머라제 활성을 완전히 억제할 수 있습니다. 이러한 연구 결과는 hTR 안티센스 올리고뉴클레오티드의 좋은 응용 가능성을 보여줍니다. p>

2.2 텔로머라제의 역전사 특성을 기반으로 한 텔로머라제 활성 억제 텔로머라제는 실제로 특수한 특정 역전사 효소이며 Strahl 등[16]은 인간 B 세포주 JY616 세포와 T 세포주 Jurkat E6-1 세포를 사용했습니다. 알려진 레트로바이러스 역전사효소 억제제가 배양에서 이들 세포의 텔로미어 길이와 성장 속도에 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위한 연구 대상으로 ddG가 분열하는 세포의 텔로미딘을 복제할 수 있는 것으로 나타났습니다. (AZT)는 또한 일부 세포의 텔로미어를 점진적으로 단축시킬 수 있습니다. Yegorov 등의 유사한 실험[17]은 역전사 효소 억제제 AZT 및 Carbovir의 존재 하에서 마우스 배아 섬유아세포가 자발적으로 변형되어 텔로머라제가 없는 클론을 형성할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 이 억제 과정은 가역적이며 AZT 및 ddG와 같은 역전사 효소 억제제가 우선적으로 텔로미어를 점유할 수 있습니다. ?

2.3 텔로머라제 효소 반응 기질을 표적으로 하여 텔로머라제 활성을 억제합니다. 말단 전이효소인 텔로머라제는 데옥시게나제를 텔로미어의 말단에 첨가하여 텔로미어 길이를 늘립니다[18]. -dATP는 7-deaza-dGTP -dGTP와 7-deaza-dATP는 각각 ~11μmol/L 및 ~8μmol/L에서 인간 배아 신장 293 세포주에서 텔로머라제 활성을 50% 억제할 수 있습니다. 그러나 텔로머라제가 텔로머라제에 대한 올바르고 효율적인 기질이 아니기 때문에 텔로머라제의 활성을 억제하여 조기 텔로미어 성숙(조기 성숙)을 초래하고 이는 단축된 텔로미어로 나타납니다. 이 모델은 텔로머라제 메커니즘에서 DNA 2차 구조의 역할을 연구하는 데 사용될 수 있으며 동시에 새로운 텔로머라제 억제제 설계에 대한 참고 아이디어를 제공합니다.

2.4 텔로머라제의 DNA 고정 영역을 표적화하여 텔로머라제 활성을 억제합니다. 텔로머라제는 고정 영역을 사용하여 텔로머 DNA의 5' 말단에 프라이머로 결합한 다음 텔로머라제의 DNA 고정 영역을 파괴합니다. 텔로미어 합성에서 텔로머라제를 억제하여 종양 세포가 텔로미어를 단축시키고 죽게 할 수 있습니다[19]. 그러나 현재 그러한 물질에 대한 보고는 없습니다.?

2.5 2A Li 등에 의한 텔로머라제 활성 억제? al [20]은 인간 유방암 세포 PMC42를 연구 자료로 사용했으며 포스파타제 2A(PP2A)가 테스트 종양 세포의 핵 추출물과 함께 배양될 때 텔로미어를 크게 억제할 수 있음을 발견했습니다. 효소 활성은 농도 의존적입니다(ED50은 ?10U?±). ?2

U?), 매우 빠르게(10초에 상당한 억제가 발생하고 2분에 완전한 억제가 발생함) 그러나 PP2A를 시험 세포막 추출물 ***과 함께 배양하면 텔로머라제 활성의 억제가 약간 약해집니다. 세포질과 다릅니다* **기본적으로 배양 중에 텔로머라제 활성을 억제하지 않습니다. 또한, 단백질 포스파타제 1이나 2B 모두 텔로머라제 활성에 영향을 미치지 않기 때문에 PP2A의 핵 텔로머라제 활성 억제 효과는 특이적일 수 있습니다. ?는 PP2A에 의한 텔로머라제 억제가 단백질 탈인산화와 관련이 있음을 증명하기 위해 PP2A의 촉매 억제제인 ​​오카다산을 사용했습니다. 최근 Sogawa 등은 해양 Micrococcus Exopoly사카라이드에서 분리한 세포주도 텔로머라제를 억제하는 능력이 있음을 발견했습니다. K562 세포에서의 활성 및 실험에 따르면 K562 세포가 이 다당류와 함께 배양되면 단백질 포스파타제 1의 촉매 서브유닛 PP1γ1의 발현이 감소하는 것으로 나타났습니다. 이 실험에서는 텔로머라제 또는 텔로머라제 조절 인자의 단백질 성분의 일부 인산화 및 탈인산화가 감소하는 것으로 나타났습니다.

2.6 PKC 억제제는 텔로머라제 활성에 영향을 미칩니다. Ku ? et al[22]은 배양된 비인두 암종 세포 NPC-076을 연구 대상으로 사용했으며 두 가지 단백질 키나아제(PKC) ) 억제제인 ​​비스인도플릴말레이미드Ⅰ과 H-7은 다른 두 가지 PKC 억제제 중에서 텔로미어를 유의하게 억제할 수 있으며, 스타우로스포린은 텔로머라제 활성을 약간만 억제할 수 있는 것으로 나타났습니다. 처리된 세포의 대부분이 여전히 생존 가능하고(75개 이상) 매우 높은 수준의 단백질 합성 능력을 유지한다는 실험입니다. 이 발견은 암에 대한 텔로머라제 및 텔로머라제 치료법 연구에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. p>2.7 분자 화합물에 의한 텔로머라제 활성의 일부 작은 억제 Perry 등[23]은 1,4- 및 2,6-이치환 아미노안트라센-9,10-디온 유도체에 의한 텔로머라제 및 Taq 효소 활성의 억제를 보고했습니다. 예를 들어, 텔로머라제 활성을 억제하는 아자사이클린의 IC50 값은 ~4μmol/L?~?11μmol/L로 현재 알려진 비핵산 텔로머라제 억제제 중 더 강력한 효능을 나타냅니다. 또한 Maasani 등의 실험에서는 에피갈로카테킨이 있음을 보여주었습니다. 차의 주요 카테킨 성분인 갈레이트는 차의 항암 효과의 주요 메커니즘 중 하나일 수 있는 텔로머라제 활성을 직접적이고 강력하게 억제할 수 있습니다. -분해된 형광을 통해 125,000개의 화합물을 스크리닝하고 이소티아졸론을 함유한 일련의 텔로머라제 억제제를 확인했습니다. 가장 강력한 물질은 마이크로몰 미만 수준에서 도달할 수 있는 IC50 값이었습니다. 또한 최근 연구에서는 DMSO가 텔로머라제 활성을 가역적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났습니다. >

3 결론?

텔로미어와 텔로머라제는 오늘날 항종양 치료의 가장 눈길을 끄는 새로운 표적 중 하나가 되었습니다. 일부 최근 연구에 따르면 텔로머라제 억제제는 사망을 직접적으로 유발할 수 있을 뿐만 아니라 종양 세포의 세포사멸(U251-MG 세포)에 대한 민감성뿐만 아니라 DNA를 손상시키는 항종양 약물에 대한 종양 세포의 민감도도 증가시킵니다. 이 결과는 텔로머라제 억제제의 적용 전망을 더욱 유망하게 만듭니다. 이 치료법에 대한 모든 우려가 있는 것은 아닙니다. 예를 들어 텔로머라제 억제제가 줄기 세포 및 생식 세포에 부작용을 일으킬 것이라는 우려와 텔로머라제 억제제의 사용이 비텔로머라제 텔로미어 연장 경로를 유도할 수 있다는 우려가 있습니다. 지식을 바탕으로 전자에 대한 우려는 치료과정을 설계함으로써 어느 정도 회피할 수 있으며(단, 종양세포의 텔로미어가 모두 줄기세포보다 짧지 않다는 개별 보고가 있음), 후자에 대한 우려는 치료과정을 설계함으로써 해결될 필요가 있다. 실험적 증거 및 추가 실험?

텔로머라제 억제제에 대한 검색 및 연구 작업이 텔로머라제 억제제 분석에 달려 있다는 것은 확실합니다.

, 텔로머라제에 대한 연구 텔로미어, 텔로머라제의 구조, 기능 및 조절 메커니즘에 대한 연구가 지속적으로 심화됨에 따라 텔로머라제 억제제에 대한 연구는 확실히 점점 더 심층화될 것입니다. 텔로머라제 억제제는 아직 in vitro 세포 실험 단계에 있으며, in vivo에서의 약리학적 효과 및 약동학에 대한 보고는 거의 없습니다. /피>