Учёные создали долгожданную молекулярную карту критического генетического механизма
Исследователи из The Scripps Research Institute (TSRI) с помощью передовых методов электронной микроскопии определили первую точную структурную карту Медиатора — одного из самых крупных и сложных "молекулярных машин" в клетках.
Медиатор критически важен для регуляции активности большинства генов и работает в клетках всех растений и животных. Картирование его структуры, включающей более двух десятков уникальных белковых субъединиц, представляет собой значительный прорыв в фундаментальной клеточной биологии и прольёт свет на медицинские состояния, связанные с его дисфункцией — от рака до наследственных нарушений развития.
Сложная машина
Детальная карта Медиатора появилась почти через 20 лет после первого описания комплекса. Эта машина транскрипции генов копирует информацию, закодированную в ДНК, в РНК-"транскрипты". Огромный комплекс Медиатора позволяет факторам транскрипции влиять на РНК-полимеразу II, которая непосредственно выполняет транскрипцию.
Однако Медиатор огромен (25 различных белковых субъединиц в дрожжах и 30 — у человека) и высоко гибок. Это сочетание делало его плохим кандидатом для методов высокого разрешения, таких как рентгеновская кристаллография или ЯМР-спектроскопия.
Переворот модели
Для получения чёткой полной структуры команда произвела высокоочищенные образцы стандартной дрожжевой версии Медиатора. Они записали примерно 85 000 изображений с помощью электронной микроскопии (ЭМ), усреднение которых дало самую чёткую на тот момент 3D-модель структуры Медиатора с разрешением около 18 Å (1,8 миллиардных метра).
С помощью биохимических анализов, включая "вычитание" разных белковых субъединиц, учёные смогли определить точное расположение всех 25 белковых субъединиц дрожжевого Медиатора.
Это картирование привело к полному пересмотру старой грубой модели структуры "голова-середина-хвост". "Мы поняли, что головной модуль находится вверху Медиатора, а не внизу, как считалось ранее", — отметил первый автор исследования.
Совместная работа с командой из Stowers Institute for Medical Research над человеческим Медиатором показала, что он имеет ту же общую архитектуру. Это означает, что структура в основном сохранилась на протяжении миллиарда лет эволюции, разделяющей дрожжи и человека.
В завершающей части исследования новые структурные данные были использованы, чтобы показать, как Медиатор, вероятно, меняет свою конформацию при взаимодействии с РНК-полимеразой и различными регуляторами транскрипции.
"Это исследование дало нам достаточно определённую картину архитектуры Медиатора и организации различных субъединиц, так что мы можем начать движение к атомарной модели", — сказал старший автор работы.