Ученые совершили прорыв в понимании механизма экспрессии генов

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) с помощью криоэлектронной микроскопии (cryo-EM) впервые детально визуализировали ключевой этап запуска транскрипции — процесса копирования генетической информации с ДНК на матричную РНК (mRNA).

Суть открытия

Ученые под руководством Евы Ногалес определили с беспрецедентной детализацией структуру транскрипционного фактора TFIID, связанного с промоторным участком ДНК — областью, с которой начинается ген. Это позволило понять, как TFIID распознает старт гена и служит «посадочной площадкой» для сборки всего молекулярного комплекса, необходимого для транскрипции — преинициационного комплекса (PIC).

«Мы создали первую структурную модель полного человеческого PIC на основе TFIID. Наша модель дает новое понимание сборки PIC, включая роль TFIID в рекрутировании других компонентов комплекса к промоторной ДНК», — пояснил ведущий автор исследования Роберт Лаудер.

Значение работы

• Фундаментальное: Полученная структура объясняет, как клетка находит нужный ген среди огромной молекулы ДНК, не имеющей «оглавления». TFIID распознает специфические последовательности ДНК (кор-промоторные мотивы), указывающие на начало гена.
• Медицинское: Понимание регуляции экспрессии генов — ключ к разработке методов лечения заболеваний, связанных с её нарушениями, от рака до пороков развития. «Однажды мы сможем управлять этими фундаментальными механизмами, чтобы корректировать экспрессию генов или бороться со злокачественными состояниями», — отметила Ева Ногалес.

Методология

Исследование стало возможным благодаря революции в технологии cryo-EM, в частности, новым детекторам, разработанным в Berkeley Lab. Этот метод позволил изучить огромный и гибкий комплекс TFIID, недоступный для традиционной рентгеновской кристаллографии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature в статье «Structure of promoter-bound TFIID and insight into human PIC assembly».