Было показано, что белковый комплекс, который участвует почти на каждом этапе регуляторного контроля экспрессии генов в клетках, также играет ключевую роль в устранении потенциальных пробок в процессе производства РНК.

РНК-полимераза II (RNAPII) – фермент, который продуцирует РНК из матрицы ДНК – может застрять из-за повреждения матрицы ДНК, и эти замятия необходимо очистить, чтобы восстановить экспрессию генов и нормальную функцию клеток. Новое исследование показывает, что главный регуляторный комплекс, «Ccr4-Not», выполняет эту задачу, связываясь с RNAPII во время транскрипции РНК с ДНК и маркируя RNAPII для деградации, когда она застревает, позволяя восстановить ДНК и нормальной функции клеток для резюме.

4 апреля 2019 г. в журнале «Гены и развитие» опубликована статья, описывающая исследования ученых из штата Пенсильвания.

«Нормальные клеточные функции зависят от того, что иногда называют« центральной догмой биологии », – сказал Джозеф Риз, профессор биохимии и молекулярной биологии и член Центра регуляции гена эукариот в штате Пенсильвания. «Гены в ДНК транскрибируются в РНК, которые, в свою очередь, транслируются в белки, которые выполняют функцию клетки. Это высокоорганизованный процесс, и точный контроль экспрессии генов и оборота белков определяет клеточные функции.

«Комплекс Ccr4-Not участвует почти на каждом этапе этого процесса от начала до конца. Наши новые исследования показывают, что этот комплекс имеет дополнительную функцию, которая помогает поддерживать нормальную клеточную функцию, когда что-то идет не так во время транскрипции».

Во время транскрипции РНК из ДНК, RNAPII – сам по себе большой комплекс, состоящий из множества белковых субъединиц – перемещается вдоль цепи ДНК, считывая последовательность ATCG и продуцируя комплементарную цепь РНК. Если RNAPII сталкивается с повреждением ДНК, которое может быть вызвано ультрафиолетовым излучением и другими источниками, он может застрять и помешать завершающим полимеразам завершить транскрипцию гена, подобно тому, как остановившаяся машина предотвращает движение позади него. Если этот пробок не может быть устранен, несколько RNAPII, транскрибирующих один и тот же ген, могут начать накапливаться в своего рода пробке, препятствующей ремонту ДНК и препятствующей функционированию клеток.

«Очистка застрявшего RNAPII является важным процессом для нормальной работы клеток», – сказал Риз. «Дефекты в этом пути были связаны с рядом заболеваний и человеческих синдромов, таких как синдром Кокейна – нейродегенеративное расстройство, которое приводит к нарушению роста, неврологическим дефектам развития и чувствительности к ультрафиолетовому излучению».

Исследователи использовали генетические методы и биохимию восстановления – метод, посредством которого очищенные компоненты клеточного процесса могут быть добавлены, удалены и смешаны точно контролируемым образом, чтобы точно определить, как они функционируют – чтобы показать, что Ccr4-Not привлекает факторы, которые маркируют RNAPII с помощью небольшой сигнальной молекулы, называемой убиквитином. Присоединение убиквитина к RNAPII запускает другие клеточные компоненты для расщепления фермента, освобождая джем.

«Предыдущие исследования показали, что Ccr4-Not помогает клеткам справляться с повреждением ДНК», – сказал Риз. «Мутирующие члены комплекса Ccr4-Not делают клетки более чувствительными к агентам, которые повреждают геном, но поскольку Ccr4-Not участвует во многих аспектах регуляции генов, до сих пор не было ясно, какова его точная роль. Ccr4-Not завербовал оборудование для уничтожения в RNAPII было неожиданным результатом, и предполагает, что он действует как эвакуатор для устранения пробок по всему геному. "