«Кинетическая линейка» разгадывает давнюю загадку измерения длины хвостов мРНК в клетках

от

Международная группа учёных раскрыла удивительный механизм измерения длины хвостов матричной РНК (мРНК) в клетках. Вместо определения их размера клетки измеряют время их роста с точностью секундомера. Эта «кинетическая линейка» демонстрирует новый принцип, с помощью которого клетки достигают молекулярной точности в жизненно важных процессах, таких как экспрессия генов.

Исследование [опубликовано](http://genesdev.cshlp.org/lookup/doi/10.1101/gad.352912.125) в журнале Genes & Development.

Как клетки измеряют длину хвостов мРНК

Молекулы мРНК переносят генетические инструкции от ДНК и оканчиваются поли(А)-хвостом — защитной последовательностью аденинов, которая влияет на количество производимого белка и продолжительность активности сообщения. У дрожжей эти хвосты обычно состоят примерно из 60 аденинов. До сих пор было неясно, как клетки достигают такой точности.

Международная группа под руководством Университета Турку (Финляндия) в сотрудничестве с исследователями из Лаборатории молекулярной биологии (LMB) в Кембридже (Великобритания) и Орхусского университета (Дания) воссоздала процесс формирования хвостов в лаборатории.

Они обнаружили, что длину устанавливают два участника: CPAC — комплекс, который добавляет аденины, и Nab2 — белок, который присоединяется к хвосту и останавливает его рост. Как только хвост становится достаточно длинным, две молекулы Nab2 соединяются и блокируют дальнейшее удлинение.

Удивительно, но окончательная длина определяется не размером хвоста, а гонкой между скоростью добавления аденинов CPAC и скоростью связывания Nab2.

«Эти молекулярные машины измеряют РНК не по размеру, а по времени. Точность достигается за счёт остановки реакции всегда между двумя и тремя секундами после её начала», — объясняет ведущий автор доктор Матти Туртола из Университета Турку.

В этой системе, похожей на секундомер, концентрация Nab2 в клетке — и, следовательно, скорость его связывания — определяет, когда прекращается удлинение хвоста.

«Это элегантный механизм. Примечательно, что Nab2 также регулирует свой собственный уровень, точно калибруя время даже при изменении условий», — добавляет Туртола.

Такое временное измерение «кинетической линейкой» имеет решающее значение, поскольку начальная длина поли(А)-хвоста определяет, сколько белка может произвести мРНК и как долго сообщение будет активным. Обеспечивая правильную длину хвоста для каждой новой мРНК, клетки контролируют производство белка.

Открытие подчёркивает точность, с которой клетки контролируют экспрессию генов, показывая, что механизмы, основанные на времени, могут быть столь же важны, как и структурные, в молекулярной биологии.

Подобные «кинетические линейки» могут действовать во многих других биологических процессах, и понимание их работы может помочь объяснить, как нарушения временных механизмов приводят к заболеваниям.

У человека аналог Nab2 — ZC3H14 — необходим для развития мозга, что намекает на то, что эти временные механизмы также важны для поддержания сбалансированной экспрессии генов в клетках человека.

Предоставлено [Университетом Турку](https://phys.org/partners/university-of-turku/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте