Пауза в генетической транскрипции стала объектом гранта NASA

ДНК — это чертёж для клеток, чтобы производить белки. Для этого ферменты копируют генетический код с цепей ДНК и переносят инструкции на РНК в процессе транскрипции.

Почти все формы животной жизни — от плодовых мух до млекопитающих — содержат паузу в транскрипции. Этот шаг, по-видимому, позволяет транскрипционному аппарату сделать перерыв для точной настройки процесса копирования.

Неизвестно, когда эта пауза возникла в эволюции. Чарльз Данко, доцент Корнеллского университета, исследует этот вопрос с помощью трёхлетнего гранта в $790 000 от программы NASA Exobiology.

"NASA интересуется, как сложная жизнь возникла на Земле, с мыслью, что если мы поймем, как это произошло здесь, мы с большей вероятностью идентифицируем внеземную жизнь в других частях вселенной", — сказал Данко.

Пауза — это шаг в транскрипции, когда фермент РНК-полимераза II начинает транскрибировать, затем останавливается на полпути и удерживается на месте специфическим белковым комплексом.

"Есть стадии развития, где требуется очень точная реакция, это способ её настроить", — сказал Джеймс Льюис, постдок в Baker Institute. Другой белковый комплекс снимает паузу, чтобы транскрипция могла продолжиться.

"Все сложные животные, как правило, имеют паузу, за исключением Caenorhabditis elegans (нематоды)", — сказал Данко. Белки, создающие паузу, обнаружены у Dictyocelium (слизевиков) — общего предка грибов и млекопитающих.

"Мы думаем, что она действительно древняя, более древняя, чем ожидалось. Наша гипотеза заключается в том, что пауза появилась у эукариота, который был общим предком Dictyocelium и млекопитающих, а C. elegans её потеряла", — сказал Данко.

Одна из целей гранта — изучить множество различных организмов, широко распределённых по филогенетическому дереву, и посмотреть, как РНК-полимераза распределена по всему геному этих организмов. "Ожидается, что у одних организмов будет эта пауза, а у других — нет", — сказал Данко.

Другая цель — определить, могли ли белки, снимающие паузу, возникнуть раньше белков, которые её инициируют. Исследование дрожжей показало, что у некоторых организмов без паузы транскрипции всё ещё был механизм её снятия. "Зачем создавать снятие, если нет паузы?" — задаётся вопросом Данко.

Исследуя более древние ветви филогенетического дерева (растения), учёные хотят проверить, существуют ли белки для снятия паузы без белков, которые её вызывают. "Если да, то это предполагает, что по сути снятие появилось первым", — сказал Данко. Эти исследования помогут сузить временные рамки, когда пауза впервые появилась в эволюции.

Грант предоставлен Управлением научных миссий NASA, Отделом планетарных наук, в рамках программы Astrobiology: Exobiology.