Исследование раскрывает механизм разворачивания ДНК для транскрипции
Человеческий геном содержит около 3 миллиардов пар оснований, плотно упакованных в ядре каждой клетки. Новое исследование Корнеллского университета, опубликованное 13 января в журнале Molecular Cell, раскрывает детали процесса транскрипции, при котором компактная ДНК разворачивается, а фермент РНК-полимераза II считывает ген и создает РНК-копию.
Ключевой вывод: разворачивание компактной ДНК происходит независимо от активности РНК-полимеразы II, что противоречит прежним представлениям о её ведущей роли в декомпактизации.
Механизм активации генов теплового шока
Исследователи использовали гены теплового шока плодовой мушки (Drosophila), которые активируются при повышении температуры. При тепловом стрессе белок-фактор теплового шока (heat shock factor) запускает каскад реакций, приводящих к локальной продукции ферментом PARP длинного полимера PAR (Poly(ADP-Ribose)).
Как PAR разворачивает ДНК
В компактном состоянии ДНК намотана на белковые "катушки" — гистоны, образуя нуклеосомы. Оказалось, что PAR конкурирует с ДНК за связывание с гистонами. Это заставляет гистоны "разматываться", высвобождая ДНК и делая её доступной для транскрипции.
Ключевые этапы процесса:
- Повышение температуры → рекрутирование фактора теплового шока.
- Активация фермента PARP и синтез полимера PAR.
- PAR вытесняет ДНК с поверхности гистонов.
- Локальное разворачивание нуклеосом и декомпактизация ДНК.
- Начало транскрипции РНК-полимеразой II.
"Этот процесс полностью независим от того, проходит ли РНК-полимераза II по гену, — отмечает ведущий автор Стивен Петэш. — Однако он полностью зависит от фактора теплового шока и способности PARP производить цепи PAR, которые необходимы для быстрого удаления нуклеосом и разворачивания индуцированного гена".
Значение открытия
Исследование детально описывает ранее плохо изученный этап активации генов. PARP, известный своей ролью в репарации ДНК и как мишень для противораковой терапии, теперь также выступает ключевым игроком в регуляции структуры хроматина и доступности генов для транскрипции.