Архитектура ключевого фактора транскрипции человека раскрыта

Международная группа учёных из EMBL в Гренобле и IGBMC в Страсбурге впервые описала с молекулярной детальностью архитектуру центрального каркаса TFIID — человеческого белкового комплекса, необходимого для транскрипции ДНК в mRNA. Исследование, опубликованное в Nature, открывает новые перспективы в изучении транскрипции, а также структуры и механизма других крупных мультибелковых комплексов, участвующих в регуляции генов.

TFIID, контролируя транскрипцию ДНК в матричную РНК, является краеугольным камнем механизма регуляции экспрессии генов. Несмотря на ключевую роль, о его архитектуре было известно очень мало. TFIID присутствует в клетках в крайне низких концентрациях и представляет собой очень крупный комплекс из 20 субъединиц. Это сочетание в значительной степени препятствовало предыдущим попыткам его очистки и расшифровки структуры и функции. Даже самые передовые методы рекомбинантной продукции белков достигали предела при попытке получить его различные субъединицы в правильных пропорциях.

Решение этой проблемы пришло из изучения стратегии, которую используют некоторые вирусы (например, коронавирусы) при репликации: они производят очень длинные белковые цепи, которые затем разрезаются на отдельные белки. Имитация этой техники позволила получить в больших количествах и правильно собранные комплексы основного каркаса TFIID (состоящего из 10 субъединиц). Их удалось очистить и проанализировать с высоким разрешением, комбинируя данные электронной микроскопии и рентгеновской кристаллографии.

Это новаторское исследование раскрывает внутреннее устройство ядра человеческого TFIID с беспрецедентной детализацией. Оно показывает, что некоторые субъединицы имеют чётко определённую структуру, в то время как другие части образуют сложные, протяжённые геометрии, извивающиеся, как черви, через комплекс и удерживающие его вместе. Общая архитектура комплекса симметрична; однако авторы описывают, как она становится асимметричной при связывании с другими субъединицами, образуя полный комплекс TFIID.

«Теперь мы знаем в деталях, как выглядит ядро TFIID и что происходит при связывании дополнительных субъединиц. Мы считаем, что открыли дверь для определения архитектуры всего человеческого комплекса TFIID в ближайшем будущем, а также других крупных мультибелковых ансамблей, участвующих в регуляции генов, и объяснения их ролей в катализе биологических функций», — заключает Имре Бергер, координатор исследования в EMBL.