Как РНК-полимераза II получает разрешение на начало транскрипции генов
В журнале Nature команда исследователей из Генетического центра Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене (LMU) под руководством профессора Патрика Крамера впервые детально описала, как РНК-полимераза II инициирует транскрипцию генов.
Транскрипция определяет, какие гены и когда экспрессируются в клетке. РНК-полимераза II — это белковый комплекс, транскрибирующий гены, кодирующие белки у многоклеточных организмов. Процесс начинается с промоторных регионов ДНК.
Ключевые этапы инициации:
- Связывание с промотором: Белок TBP распознаёт и связывается с TATA-боксом в ДНК, вызывая её изгиб. TBP, в свою очередь, связывает фактор транскрипции TFIIB.
- Формирование комплекса: TFIIB действует как мост между TBP и РНК-полимеразой II, формируя так называемый закрытый комплекс, в котором полимераза обращена к ДНК.
- Образование транскрипционного пузырька: Часть TFIIB (B-linker) встраивается между двумя цепями ДНК, преобразуя комплекс в открытый. Одна цепь (матричная) смещается в туннель, образованный TFIIB и полимеразой.
- Поиск точки старта: Комплекс ищет в этом туннеле инициаторную последовательность, определяющую точку начала транскрипции (TSS). Для этого используется второй элемент TFIIB — B-reader, который функционирует подобно считывающей головке в магнитофоне.
- Синтез первой связи РНК: Когда TSS найдена, первые два нуклеотида новой РНК спариваются с комплементарными партнёрами на ДНК и связываются вместе полимеразой. Это знаменует истинное начало транскрипции.
- Переход к элонгации: После добавления нескольких нуклеотидов TFIIB высвобождается из комплекса. Образовавшийся комплекс элонгации продолжает синтез РНК.
Как отмечает Патрик Крамер: «Наши данные позволили предложить модель всего сложного процесса инициации транскрипции. Эта операция имеет решающее значение для всех организмов». Работа представляет собой важную веху в понимании регуляции генов и создаёт основу для изучения механизмов, управляющих клеточной экспрессией генов.