Разрыв связи белок-ДНК: виноваты "свободные" белки

Новое исследование Северо-Западного университета показало, что прочная связь между белком и ДНК может быть разорвана не связанными белками, свободно плавающими в клетке. Это открытие проливает свет на самоорганизацию молекул и динамический контроль экспрессии генов.

Ключевой механизм

Учёные исследовали сайты связывания транскрипционных факторов (TF) — белков, которые контролируют биологические процессы, связываясь с ДНК и определяя транскрипцию генетической информации в матричную РНК (mRNA).

В эксперименте создали смесь TF-белков, связанных с ДНК, и свободных TF-белков, конкурирующих за те же сайты связывания. Наблюдения показали, что свободные белки вызывают диссоциацию (отсоединение) связанных белков от ДНК, после чего занимают освободившиеся сайты.

Новое понимание

Этот процесс диссоциации происходит на уровне единичного взаимодействия белок-ДНК. Теоретическая модель и молекулярно-динамическое моделирование подтвердили, что разрыв связи вызван именно конкуренцией со стороны свободных белков на единичном сайте связывания.

Это опровергает прежние представления о том, что связь белок-ДНК не зависит от свободных белков и разрывается в результате более "кооперативных" взаимодействий многих молекул, крупных белковых кластеров или длинных сегментов ДНК.

Значение для биологии

Полученные результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагают, что диссоциация белка от ДНК может существенно влиять на динамику биологических процессов, зависящих от связывания белков in vivo. Этот фактор может быть важен для моделирования экспрессии генов в живых клетках.