Суперкомплекс элонгации помогает "заряженным" РНК-полимеразам начать транскрипцию

Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрс обнаружили, что комплекс факторов элонгации транскрипции, известный как Суперкомплекс элонгации (SEC), помогает "ожидающим" молекулам РНК-полимеразы II (Pol II) начать транскрибировать гены. Эти полимеразы, подобно музыкантам оркестра, находятся в "заряженном" состоянии на сайте инициации многих генов, контролируемых развитием, ожидая сигнала к началу работы.

Исследование, опубликованное 15 июля 2011 года в журнале Genes and Development, подчеркивает важность контроля элонгации транскрипции для быстрой индукции генов в ответ на сигналы развития и окружающей среды.

Ключевая роль SEC в развитии и лейкемии

  • Нормальная функция: SEC облегчает скоординированную и контролируемую индукцию генов, активных на ранних стадиях развития. Наличие предварительно загруженной Pol II и общих транскрипционных факторов сокращает количество шагов, необходимых для продуктивной транскрипции, и позволяет клеткам быстро реагировать на сигналы.
  • Связь с лейкемией: Ранее было показано, что SEC является общим знаменателем для всех белков-слияний MLL, возникающих в результате хромосомных транслокаций при остром лимфобластном лейкозе и лейкемии со смешанным фенотипом. Случайная активация регулируемых развитием генов может объяснять, как возникает лейкемия.

Hox-гены как модель для изучения SEC

Исследователи использовали гены Hox — ключевые регуляторы плана строения организма, экспрессируемые на ранних стадиях развития, — в качестве модели в эмбриональных стволовых клетках мыши.

  • Обработка клеток ретиноевой кислотой быстро индуцировала гены Hoxa1 и Hoxb1.
  • Однако только промотор Hoxa1 был занят "ожидающей" Pol II, что, вероятно, объясняло его более быструю активацию по сравнению с Hoxb1.

Геномный анализ и исключение

Анализ всего генома выявил набор быстро индуцируемых генов, содержащих "ожидающую" Pol II. Многие из них также рекрутируют SEC в ответ на ретиноевую кислоту.

  • Примечательным исключением стал ген Cyp26a1, кодирующий цитохром P450, который метаболизирует ретиноевую кислоту. Несмотря на отсутствие предварительно загруженной Pol II, он индуцировался чрезвычайно быстро и до более высоких уровней, чем другие гены, и все равно нуждался в SEC для своей быстрой активации.

Вывод: Наличие "ожидающей" Pol II может не быть строго необходимым для быстрой индукции, но оно способствует скоординированной и контролируемой активации генов, обеспечивая более равномерный и унифицированный ответ.