|
Вид сбоку РНК-полимераpы T. aquaticus. Две самые крупные субъединицы РНК-полимеразы, бэта и бэта', окрашены голубым и пурпурным цветом, сигма – оранжевым, закрученные в спираль и расплетенные цепочки ДНК – зеленым и желтым. Промоутер ДНК связывается с РНК-полимеразой в верхней части сигма-субъединицы. (Фото: Jie Chen). Посмотреть видео
Во всех организмах синтез РНК осуществляется белками, известными как РНК-полимеразы (RNAPs), которые транскрибируют генетическую информацию с ДНК с помощью в высшей степени регулируемого многоступенчатого процесса. РНК-полимераза – ключевой фермент, принимающий участие в создании комплиментарной ДНК-последовательности РНК-копии. Транскрипция – первый шаг, ведущий к экспрессии генов. В то время как основные шаги в синтезе РНК были известны в течение нескольких десятилетий, стадии сложного процесса транскрипции на молекулярном уровне ученые начали расшифровывать только недавно.
Биофизики из Университета Мэриленда Девараян Тирумалай (Devarajan (Dave) Thirumalai) и Цзе Чень (Jie Chen) вместе с коллегой из Университета Рокфеллера (Rockefeller University) Сетом Дарстом (Seth Darst) представили новое понимание того, как начинается процесс транскрипции и какова в нем роль РНК-полимеразы. Так как структура и функция состоящей из множества субъединиц РНК-полимеразы универсальны и сохраняются во всех организмах – от бактерий до человека – понимание механизмов транскрипции генов бактерий является важным этапом в расшифровке роли генетики в развитии заболеваний.
«Ранее мы не знали точной роли РНК-полимеразы в инициации транскрипции, - объясняет профессор Тирумалай (отделение химии и биохимии и Институт физики и технологии - Institute for Physical Science and Technology), - но мы показали, что она играет важную роль в образовании пузыря транскрипции и в процессе изгибания ДНК, что облегчает доступ ДНК к активному сайту. Именно этот процесс мы описали с помощью вычислительных методов».
Полученная Тирумалаем и Чень модель этапа инициации транскрипции на бактериальной РНК-полимеразе выявляет трехступенчатый процесс. Он начинается, когда РНК-полимераза связывается с промоутером транскрипции молекулы ДНК. Затем благодаря взаимодействию с РНК-полимеразой спираль ДНК начинает расплетаться, формируя «пузырь», который открывает полимеразе доступ к последовательности ДНК, инициируя транскрипцию. При этом молекула ДНК изгибается, чтобы снять напряжение, возникающее в результате раскручивания.
Доктор Цзе Чень смоделировала образование транскрипционного пузыря, используя основанную на броуновской динамике компьютерную модель, разработанную лабораторией доктора Тирумалая. «Создав эту молекулярную анимацию, мы смогли посмотреть на динамику РНК-полимеразы и смоделировать, как происходит переход от одной ее структуры к другой», - объясняет Чень. «Наша модель подтверждает экспериментальные наблюдения и идет дальше, устанавливая четко выраженную и активную роль РНК-полимеразы».
Исследовательская группа доктора Тирумалая продолжает изучение РНК-полимеразы, исследуя вторую фазу процесса транскрипции на бактериях, а также на ее моделях у человека.
По материалам
Аннотация к статье: Chen et al. From the Cover: Promoter melting triggered by bacterial RNA polymerase occurs in three steps Related Articles: |
