Ученые раскрыли механизм активации генов

Исследователи из Университета Рутгерса определили трехмерную структуру комплекса, активирующего транскрипцию конкретного гена. Это первое структурное и механистическое описание процесса, с помощью которого клетки включают определенные гены в ответ на изменения типа клетки, стадии развития и окружающей среды.

В статье, опубликованной в Science, команда под руководством Ричарда Х. Эбрайта показывает, как белок-активатор транскрипции взаимодействует с ферментом РНК-полимеразой. Они демонстрируют, как этот белок помогает полимеразе:

1. Связаться с определенным участком ДНК перед геном.
2. Расплести двойную спираль ДНК для начала транскрипции.

Механизм работы: "липучка" для РНК-полимеразы

Белок-активатор связывается с конкретной последовательностью ДНК перед целевым геном. Затем он образует адгезивные, подобные липучке, взаимодействия с РНК-полимеразой, стабилизируя её контакт с соседними участками ДНК.

Ученые выявили два отдельных, последовательных набора таких взаимодействий:

• Первый набор помогает РНК-полимеразе связаться со спиралью ДНК.
• Второй набор помогает полимеразе расплести ДНК.

Разные функциональные последствия этих взаимодействий обусловлены разницей во времени их возникновения, а не их характером.

Значение открытия

Исследованная структура принадлежит комплексу с белком-активатором TTHB099 (TAP) из термофильной бактерии Thermus thermophilus. Поскольку TAP родственен классическому бактериальному активатору CAP (CRP), результаты дают основу для понимания активации транскрипции у бактерий. Учитывая родство транскрипционных аппаратов бактерий и высших организмов, эта структура также помогает понять транскрипцию и её регуляцию у людей.

Реакция научного сообщества

• Ричард Эбрайт: "Определение структуры комплекса активации гена было целью исследователей почти четыре десятилетия".
• Стив Басби (Университет Бирмингема): "Это знаковая статья... Впервые у нас есть полная молекулярная картина активации транскрипции".
• Энн Хохшильд (Гарвардская медицинская школа): "Статья дает ослепительный снимок процесса активации транскрипции... Структурные данные подтверждают элегантный и унифицированный механизм работы активатора".