Структурное понимание процесса регуляции генов

В ядре клетки множество белков связываются с молекулой ДНК, чтобы регулировать активность определённых генов. Один из них — TATA-связывающий белок (TBP), который связывается с определённой последовательностью ДНК и служит начальным сигналом для считывания генетической информации. Неправильно связанный TBP удаляется с ДНК специальным ферментом Mot1 и «перерабатывается». Этот фермент принадлежит к большому семейству молекулярных машин — ремоделёров Swi2/Snf2, которые используют энергию АТФ для разрыва белково-ДНК связей.

Учёные под руководством профессора Карла-Петера Хопфнера, директора Мюнхенского центра генов LMU, детально описали этот ранее плохо изученный процесс смещения. С помощью криогенной электронной микроскопии исследователи получили различные «моментальные снимки» реакции ремоделирования.

Это позволило им визуализировать структурные детали процесса смещения TBP в 3D-моделях. За один или несколько проходов Mot1 захватывает ДНК рядом с TBP, изгибает и скручивает её до тех пор, пока TBP не смещается, одновременно предотвращая его повторное связывание с ДНК. Исследование опубликовано в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Этот процесс демонстрирует разнообразную работу семейства ремоделёров Swi2/Snf2: все его члены имеют одинаковый мотор, но используют его по-разному — либо для переупаковки ДНК, либо (как в случае с Mot1) для полного отсоединения белков от ДНК. В будущем исследователи хотят применить полученные знания к более сложным молекулярным машинам Swi2/Snf2, которые играют роль в таких процессах, как канцерогенез или развитие нейронов.