Молекулярные «хвосты» — секретный ингредиент активации генов у людей, дрожжей и других организмов
Фермент РНК-полимераза, отвечающий за активацию генов (транскрипцию ДНК в РНК), практически одинаков у всех эукариот — от дрожжей до человека. Это создавало загадку: как один и тот же фермент работает с молекулами ДНК, которые сильно различаются по длине и структуре у разных видов.
Исследователи из Калтеха обнаружили ключевой механизм адаптации. Фермент биологически «настраивается» на разные типы ДНК с помощью хвоста из аминокислот, длина которого коррелирует с длиной молекулы ДНК, с которой он работает: чем длиннее ДНК, тем длиннее хвост.
Как это работает:
- «Липкость» для соединения частей ДНК. Активация гена требует, чтобы две удалённые части молекулы ДНК сошлись. Длинные аминокислотные хвосты делают фермент более «липким». Это повышает вероятность того, что при случайном столкновении части ДНК, связанные с ферментом, останутся вместе, несмотря на большую длину молекулы.
- Создание органелл без мембраны. Хвосты также могут способствовать сборке множества молекул полимеразы в зоны локализации транскрипции внутри клетки — подобно тому, как капли масла собираются в воде. Это происходит из-за большего сродства хвостов друг к другу, чем к клеточной жидкости.
- Регулируемое сродство. Клетка может химически модифицировать хвосты, регулируя силу их взаимодействия друг с другом и с клеточным содержимым, что позволяет тонко настраивать процесс.
Это открытие меняет представление о том, как молекулы взаимодействуют для включения генов, и показывает, как один и тот же клеточный механизм эволюционно адаптировался для работы в очень разных организмах.