Транскрипция первая в серии клеток шагов, берут, чтобы читать генетическую информацию вслух в ДНК.В работе, опубликованной онлайн в Науке сегодня, Ричард Х. Эбрайт и другие ученые Rutgers показывают, как белок активатора транскрипции взаимодействует с ферментом – полимеразой РНК – что использование клеток, чтобы выполнить транскрипцию. Они также показывают, как белок активатора транскрипции помогает полимеразе РНК связать со спиралью ДНК на определенном месте, предшествующем гену, и как белок активатора транскрипции помогает полимеразе РНК раскрутить спираль ДНК, чтобы начать транскрипцию гена.Ученые Rutgers показывают, что белок активатора транскрипции функционирует, связывая с определенной последовательностью ДНК, предшествующей целевому гену и делающей клейкие, подобные Застежке на липучке взаимодействия с полимеразой РНК, которые стабилизируют контакты полимеразой РНК со смежными последовательностями ДНК.
Ученые Rutgers далее показывают, что белок активатора транскрипции делает два отдельных, последовательных набора клейких, подобных Застежке на липучке взаимодействий с полимеразой РНК: тот, который помогает полимеразе РНК связать со спиралью ДНК и вторым набором, который помогает полимеразе РНК раскрутить спираль ДНК.«Определение структуры определенного для гена комплекса активации транскрипции было целью исследователей в течение почти четырех десятилетий», сказал Эбрайт, преподаватель Совета управляющих химии и химической биологии и начальника лаборатории в Институте Уоксмена Микробиологии в Rutgers.Исследовательская группа также включала научного сотрудника научного сотрудника и Ратджерса Rutgers преподавателя Юй Чжана Юй Фэна.
«Это – знаменательная статья», сказал Стив Басби, преподаватель биохимии в Бирмингемском университете, Соединенное Королевство, кто не был частью исследования. «Впервые, у нас есть полная молекулярная картина активации транскрипции в целевом покровителе. Предыдущие отчеты описали компоненты процесса или полагались на реконструкции от более низких данных о резолюции.
Здесь, Ebright и коллеги взломали проблему при помощи компонентов от бактерий, которые растут на высокую температуру. Это приводит к решениям некоторых основных вопросов о том, как работают активаторы, но также и использование thermophile системы раскрывает некоторое неожиданное изменение, иллюстрируя, как фундаментальный механизм может быть разработан в различных ветвях эволюционного дерева».Структура, определенная исследователями Rutgers, является структурой комплекса активации транскрипции, содержащего Белок активатора TTHB099 (TAP) от бактерии Thermus thermophilus.
Поскольку СИГНАЛ тесно связан в последовательности и структуре к формирующему прототип, самому известному бактериальному белку активатора транскрипции – катаболитному белку активатора (CAP), также известному как циклический белок рецептора УСИЛИТЕЛЯ (CRP) – результаты служат основой для понимания бактериальной активации транскрипции. Поскольку оборудования для транскрипции у бактерий и более высоких организмов структурно и механистически связаны, структура также служит основой для понимания транскрипции и транскрипционного регулирования в более высоких организмах, включая людей.
Структура определяет взаимодействия, которые полимераза РНК и сигма фактора инициирования транскрипции делают с ДНК вверх по течению гена. Структура также определяет взаимодействия, которые СИГНАЛ делает с ДНК, полимеразой РНК и сигмой.СИГНАЛ признает и связывает с определенной последовательностью ДНК вверх по течению гена.
Это признает определенную последовательность ДНК, вставляя пару α-helices в углубления спирали ДНК и ощущения функциональных групп на краях пары оснований ДНК.Структура показывает, что выставленная поверхность направляющегося ДНК СИГНАЛА, названного AR4, делает белок к контактам белка с полимеразой РНК α область C-терминала подъединицы. Это взаимодействие сделано прежде или во время начального закрепления полимеразы РНК к ДНК и помогает полимеразе РНК связать с ДНК. Структура показывает, что две других выставленных поверхности направляющегося ДНК СИГНАЛА, названного AR2 и AR3, делают белок к контактам белка с полимеразой РНК β подъединица и с сигмой.
Эти два взаимодействия сделаны только после начального закрепления полимеразы РНК к ДНК и помогают полимеразе РНК, и сигма раскручивают ДНК.И взаимодействие AR4 и AR2 и взаимодействия AR3 – простые, клейкие, подобные Застежке на липучке взаимодействия, которые функционируют, стабилизируя контакты полимеразой РНК и сигмой с сегментом ДНК, смежным с сегментом ДНК, связанным СИГНАЛОМ.
Различные функциональные последствия двух наборов взаимодействий – взаимодействие AR4 облегчает закрепление ДНК и AR2, и взаимодействия AR3 облегчают раскручивание ДНК – являются результатом различий в выборе времени взаимодействий, не от различий в характере взаимодействий.«Бумага обеспечивает великолепный снимок процесса активации транскрипции – процесс, посредством чего ген включен в ответ на поучительный сигнал от окружающей среды», сказала Энн Хочшилд, преподаватель микробиологии и иммунобиологии в Медицинской школе Гарварда, которая также не была частью исследования. «Ebright и коллеги представляют кристаллическую структуру, которая захватывает сеть взаимодействий между белком активатора, связанным с полимеразой ДНК и РНК (первичный фермент экспрессии гена), поскольку это готово начать транскрипцию генов.
Утвержденный точностью генетический анализ, структурные результаты поддерживают изящный и объединенный механизм для функции активатора».