Учёные раскрыли архитектуру ключевого комплекса для транскрипции ДНК

Международная группа исследователей впервые детально описала молекулярную архитектуру центрального каркаса человеческого комплекса TFIID — белкового комплекса, необходимого для транскрипции ДНК в mRNA. Человеческий TFIID — это мегадальтоновый мультибелковый комплекс, состоящий из TATA-связывающего белка (TBP) и 13 TBP-ассоциированных факторов (TAFs). Несмотря на ключевую роль, детальная архитектура и механизм сборки TFIID оставались неясными.

Инновационный метод производства белка

Для решения проблемы учёные использовали инновационные методы. Они заставили культуры клеток насекомых, инфицированные специально сконструированным бакуловирусом, производить комплекс TFIID в качестве и количестве, необходимых для детальных исследований. Однако даже успешная система MultiBac, использующая рекомбинантный бакуловирус для экспрессии белковых комплексов, оказалась недостаточной.

Клетки насекомых производили TAFs несбалансированно: одни — в больших количествах, другие — в очень малых, что мешало правильному формированию комплекса. Решение пришло из изучения стратегии вирусов, таких как коронавирус. Коронавирус производит очень крупные полипротеины, которые затем разрезаются высокоспецифичной протеазой на отдельные ферменты и факторы.

Неожиданная архитектура и механизм сборки

Анализ показал, что существовавшие теории о сборке этого важнейшего комплекса оказались неверными. Способ сборки TAFs оказался гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.

Исследователи обнаружили, что ядро комплекса TFIID обладает двукратной симметрией, но становится асимметричным при присоединении дополнительных TAFs на пути к формированию полного голо-TFIID. Две субъединицы, по отдельности импортируемые в ядро, связываются точно по оси двукратной симметрии ядра TFIID, что приводит к крупным структурным перестройкам, но только в одной половине комплекса. В результате ранее идентичные половины комплекса принимают разные формы, и эта асимметрия распространяется до формирования функционального голо-TFIID.

Значение открытия

Эта работа, опубликованная в журнале Nature, открывает новые перспективы в изучении транскрипции, а также структуры и механизма других крупных мультибелковых комплексов, участвующих в регуляции генов. Теперь, зная детали архитектуры ядра TFIID и процесс связывания дальнейших TAFs, учёные считают, что открыли путь к определению структуры всего человеческого комплекса TFIID в ближайшем будущем.