Учёные впервые наблюдали активность отдельного гена в живых клетках

Исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Университета Йешивы впервые наблюдали активность отдельного гена в живых клетках. В беспрецедентном исследовании, опубликованном 22 апреля в онлайн-версии журнала Science, учёные смогли в реальном времени отследить процесс транскрипции гена — когда ген преобразует информацию своей ДНК в молекулы матричной РНК (mRNA), которые затем используются для синтеза белка, кодируемого геном.

Старшим автором работы является Роберт Сингер, Ph.D., со-директор Центра биотоники Грасса Липпера в Эйнштейне. Ведущий автор — Дэниел Ларсон, Ph.D., ранее работавший в лаборатории Сингера, а ныне сотрудник Национального института рака.

Используя флуоресцентные белки, исследователи смогли отследить активность mRNA, вставив последовательности ДНК в ген живых клеток дрожжей. РНК, синтезированная с этих последовательностей, связывала модифицированный зелёный флуоресцентный белок, что делало молекулы mRNA видимыми в флуоресцентном свете.

В исследовании наблюдали за активностью РНК-полимеразы — фермента, который строит молекулы mRNA, соединяя отдельные нуклеотиды в цепь. Учёные смогли напрямую наблюдать и измерить ключевые этапы транскрипции:

• Инициация — запускается, когда белки-факторы транскрипции связываются с промоторной областью гена.
• Элонгация — постепенное удлинение mRNA по мере добавления РНК-полимеразой новых нуклеотидов.
• Терминация — когда mRNA высвобождается от шаблона ДНК и мигрирует из ядра в цитоплазму для синтеза белка.

"Из этого исследования складывается картина, что инициация транскрипции у дрожжей — это случайное событие, которое зависит от успешного поиска факторами транскрипции промоторной области конкретного гена в ядре. Напротив, после инициации РНК-полимераза набирает отдельные нуклеотиды для растущей молекулы mRNA эффективным и предсказуемым образом", — сказал доктор Сингер.

"Понимание того, как регулируется экспрессия генов в одноклеточном организме, таком как дрожжи, — это первый шаг к пониманию тех же процессов у людей, чей геном намного больше и сложнее. Но фундаментально те же молекулярные законы, управляющие факторами транскрипции, остаются в силе", — отметил доктор Ларсон.