Остановка транскрипции ДНК: метод визуализации показывает, что происходит на атомном уровне

от

Структурные биологи из RIKEN получили подробную картину того, что происходит, когда транскрипция ДНК приостанавливается на ранней стадии процесса. Это может помочь в разработке новых методов лечения.

Когда молекулярный механизм в наших клетках начинает транскрибировать генетическую информацию, закодированную в ДНК, в матричную РНК (мРНК), он приостанавливается вскоре после начала.

Это явление, известное как промотор-проксимальная пауза, прерывает активность РНК-полимеразы II — фермента, ответственного за транскрипцию ДНК в мРНК. Оно играет важную роль в обеспечении точности транскрипции и регуляции генов развития.

В частности, это позволяет состоянию РНК-полимеразы II, известному как комплекс элонгации, преобразовываться в структуру, которая обеспечивает эффективную транскрипцию. Промотор-проксимальная пауза важна для различных биологических процессов и заболеваний, отмечает Сюн-ити Секине из Центра исследований динамики биосферных систем RIKEN (текущее место работы: Центр интегративных медицинских наук RIKEN).

«Промотор-проксимальная пауза участвует в дифференцировке стволовых клеток, эмбриональном развитии и стрессовых реакциях, — говорит он. — Она также играет роль в таких заболеваниях, как рак и вирусные инфекции».

Хотя это явление было изучено, механизмы его возникновения до сих пор мало изучены.

Теперь Секине и его коллеги использовали мощный метод визуализации — крио- электронную микроскопию, чтобы изучить промотор-проксимальную паузу на атомном уровне. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Чтобы получить структурные подсказки о том, как работает процесс, команда изучила комплекс элонгации РНК-полимеразы II, который остановился на нуклеосомной ДНК.

Они обнаружили, что РНК-полимераза II связывается двумя различными способами с негативным фактором элонгации — одним из трёх регуляторных факторов, участвующих в промотор-проксимальной паузе. Один из этих способов связывания был описан ранее, а другой был неизвестен. Во втором случае негативный фактор элонгации взаимодействует с нуклеосомой, чтобы строго ограничить дальнейшее продвижение транскрипции.

Тип связывания, по-видимому, определяет исход паузы: один тип приводит к раннему прекращению транскрипции, а другой продолжается в приостановленном состоянии, пока не получит сигнал к продолжению.

«Хотя открытие второго способа связывания было неожиданным, оно объясняет предыдущие наблюдения и устраняет расхождения», — отмечает Масахиро Наганума, также из Центра исследований динамики биосферных систем RIKEN (текущее место работы: Центр интегративных медицинских наук RIKEN).

Открытие может иметь практическое значение. «Наши результаты могут способствовать лучшему пониманию заболеваний, вызванных нарушением регуляции транскрипции, — говорит Секине. — И в конечном итоге они могут поддержать разработку новых терапевтических стратегий».

Секине и его команда намерены изучить детальный механизм возобновления транскрипции после паузы с помощью структурных и биохимических подходов.

Предоставлено: RIKEN

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте