Структура молекулярной копировальной машины: как транскрибируются митохондриальные гены

Митохондрии имеют собственную ДНК. Ключевой белок для экспрессии этой генетической информации — фермент митохондриальная РНК-полимераза. Её трёхмерная структура теперь определена с атомарной детализацией.

Митохондрии — энергостанции клетки. Их ДНК кодирует небольшое число белков, необходимых для производства энергии в органелле. Первый шаг в расшифровке этой информации — синтез (транскрипция) РНК-копий ДНК с помощью фермента митохондриальной РНК-полимеразы.

Биохимик профессор Патрик Крамер в сотрудничестве с профессором Дмитрием Темиаковым определил архитектуру этой молекулярной копировальной машины. «С помощью синхротрона как источника излучения и метода рентгеновской дифракции мы смогли определить первую трёхмерную структуру человеческой полимеразы — митохондриальной РНК-полимеразы — в атомарных деталях», — объясняет Крамер.

Структура показывает определённое сходство с РНК-полимеразами, обнаруженными в так называемых фагах (вирусах, атакующих бактерии). Это сходство даёт новое представление об эволюции органеллы и её генома. Похоже, что в ходе эволюции ген фаговой полимеразы развил способность транскрибировать гены в митохондриальной ДНК.

Структура также объясняет, почему два других белковых фактора необходимы, чтобы позволить РНК-полимеразе связываться с правильным участком на ДНК и транскрибировать генетическую информацию с этого места.

Новые результаты представляют собой важный первый шаг в понимании функции и регуляции человеческого митохондриального генома. Это имеет и практическое значение: некоторые препараты для лечения вирусных инфекций (например, гепатита C) имеют серьёзные побочные эффекты, вероятно, потому что ингибируют не только вирусную полимеразу, но и митохондриальную РНК-полимеразу клетки-хозяина. Исследователи надеются, что их новые данные помогут в разработке лучше переносимых противовирусных препаратов.