Ядра клеток содержат фабрики для транскрипции генов

Копии ДНК выходят из ядра, чтобы быть считанными и превратиться в белки в цитоплазме. Этот транзит происходит через ядерные поры — настоящих «таможенников», контролирующих импорт-экспорт. Учёные из Женевского университета обнаружили, как ядерные поры также регулируют скорость производства этих копий ДНК. Работа, опубликованная в журнале Molecular Cell, открывает новую роль для нескольких сотен пор в каждом ядре, которые представляют собой микроскопические фабрики транскрипции генов.

Если ген не идёт к поре…

Активность генов определяется не только последовательностью ДНК, но и трёхмерной структурой генома. Распределение генов внутри ядра и их перемещение к определённым компартментам влияет на их экспрессию. Одним из таких компартментов является ядерная пора, которых в ядре сотни или тысячи.

Поры, состоящие из множества различных белков — нуклеопоринов, пересекают ядерную оболочку и контролируют интенсивный трафик молекул между ядром и цитоплазмой. «Более того, известно, что многие активированные гены прикрепляются к порам для транскрипции», — отмечает Франсуаза Штуц, профессор кафедры клеточной биологии.

Эксперименты проводились на пекарских дрожжах. Когда дрожжи поглощают галактозу, они превращают этот сахар в энергию с помощью фермента GAL1. Однако ген, кодирующий этот фермент, обычно репрессирован белками, которые маскируют его активационный домен. «Весь комплекс удерживается в этом состоянии благодаря присоединению крошечного белка под названием SUMO», — объясняет Лоран Тексари, первый автор статьи.

… пора приходит к нему

После поглощения сахара ген GAL1 перемещается к ядерной поре. «Мы обнаружили, что ген закрепляется с помощью фермента Ulp1, который удаляет мини-белок SUMO. Это позволяет множеству факторов встать на активированный ген и инициировать его транскрипцию», — говорит аспирант. Произведённые копии затем экспортируются прямо в цитоплазму для производства фермента GAL1.

Ядерные поры создают среду, благоприятную для эффективного производства копий генов. «Более того, эти микроскопические фабрики транскрипции, похоже, имеют эквивалент в клетках млекопитающих. Там также находят различные ферменты, закреплённые на нуклеопоринах, включая фермент, ответственный за удаление белка SUMO. Однако, учитывая больший размер их ядра, к активированным генам перемещаются сами нуклеопорины, а не наоборот», — объясняет Франсуаза Штуц.