Генетики открыли два различных механизма терминации транскрипции

Исследовательская группа Хельге Гроссханса в Институте биомедицинских исследований Фридриха Мишера (FMI) обнаружила два различных механизма терминации транскрипции: один зависит от высококонсервативной экзорибонуклеазы XRN2, а другой — нет. В ходе совместной работы молекулярных и вычислительных биологов было установлено, что промотор гена определяет механизм остановки его транскрипции.

При транскрипции генетической информации с ДНК на РНК важно не только начало, но и конец процесса. Сбой терминации приводит к «прочитыванию» (readthrough) соседних генов, нарушая их регуляцию или создавая бесполезные и потенциально вредные химерные транскрипты. Однако, как отмечает руководитель группы FMI Хельге Гроссханс, «Терминация транскрипции во многом оставалась “чёрным ящиком”; помимо формирующегося консенсуса о важности белка, известного как экзорибонуклеаза 2 (XRN2), о значимых факторах и механизмах было известно мало».

Группа Гроссханса детально изучила терминацию транскрипции у круглого червя Caenorhabditis elegans. Результаты опубликованы в журнале Genes & Development.

В исследовании учёные изучили эффекты инактивации XRN2. Как и ожидалось, они обнаружили, что транскрипция не останавливалась на концах многих генов. Однако, что стало неожиданностью, для многих других генов терминация протекала нормально. Гроссханс комментирует: «Наши результаты показывают, что для терминации одних генов требуется XRN2, а для других — нет. Более того, транскрипция последних, по-видимому, устойчива к терминации под действием XRN2».

Дальнейший анализ двух классов генов показал, что тип терминации задаётся промоторами генов. Гроссханс поясняет: «Это стало большим сюрпризом. Промоторы находятся рядом с сайтом начала транскрипции, определяя, когда и где она начинается, в то время как терминация происходит на дальнем конце гена. Мы ожидали бы найти факторы, определяющие механизм терминации, рядом с самим местом её осуществления; вместо этого способность XRN2 завершать транскрипцию уже задаётся промотором».

Основываясь на этом наблюдении и на том факте, что XRN2 связывается с генами обоих классов (и теми, которым он нужен для терминации, и теми, которым не нужен), учёные предложили две модели действия для терминации транскрипции:

1. В первой модели взаимодействие XRN2 с транскрипционным комплексом в конце гена отделяет этот комплекс от ДНК, высвобождая транскрипт.
2. Во второй модели транскрипционный комплекс может отличаться по составу или конфигурации, что мешает XRN2 нарушить его связь с ДНК. В этом случае терминация является результатом других молекулярных процессов.

Гроссханс заключает: «Наши открытия — первый шаг к лучшему пониманию терминации транскрипции. Главный вопрос, на который теперь предстоит ответить, — какие факторы обеспечивают XRN2-независимую терминацию».