Открыт новый механизм регуляции работы генов у бактерий
|
Оказалось, что большая часть молекулы образует двойную спираль (см. рис., А). Посередине молекулы имеется «расплетенный» участок, похожий по своей структуре на промотор (B) — участок ДНК, к которому должна прикрепляться РНК-полимераза и с которого начинается транскрипция.
Ученым удалось экспериментально показать, что РНК-полимераза действительно принимает этот псевдопромотор, расположенный на 6S-РНК, за «настоящий», и прикрепляется к нему своим активным центром. В результате активный центр фермента оказывается «забит», и фермент выводится из строя — правда, не навсегда. Чтобы освободиться от «застрявшей» в его активном центре молекулы 6S-РНК, фермент РНК-полимераза, как выяснилось, должен совершить удивительное действие. Он должен начать синтезировать на матрице 6S-РНК ее копию, то есть вести себя как РНК-зависимая РНК-полимераза — древнейший из ферментов, отвечавший за размножение организмов в РНК-мире (см. Найден самый древний из ферментов, «Элементы», 11.12.2006).
Это происходит, когда в окружающей среде становится достаточно ресурсов и в клетке возрастает концентрация активированных нуклеотидов (нуклеотид-трифосфатов) — тех кирпичиков, из которых собираются молекулы РНК и ДНК. РНК-полимераза начинает осуществлять «транскрипцию» молекулы 6S-РНК с того самого нуклеотида, с которого должна была бы начаться транскрипция, будь на месте 6S-РНК с ее псевдопромотором молекула ДНК с настоящим промотором (на рисунке этот нуклеотид U отмечен Г-образной стрелкой).
Этот странный архаичный процесс продолжается недолго. Когда синтезированный фрагмент РНК достигает длины 20 нуклеотидов (на рисунке копируемый участок РНК обведен рамочкой), этот фрагмент вступает во взаимодействие с собственной матрицей, то есть с молекулой 6S-РНК, и «отрывает» ее от РНК-полимеразы. Освобожденная РНК-полимераза теперь может приступить к своей основной работе — прочтению генов, то есть синтезу РНК на матрице ДНК.
Эту необычную систему регуляции работы генов можно было бы интерпретировать просто как некую «причуду матушки-природы» (сами авторы, надо сказать, вообще воздерживаются от каких-либо эволюционных интерпретаций своего открытия), если бы не опубликованная практически одновременно в журнале PLoS Biology статья, о которой только что рассказали «Элементы».
В этой статье показано, что ферменты транскрипции (ДНК-зависимые РНК-полимеразы) современных организмов происходят от РНК-зависимых РНК-полимераз, возникших, вероятно, еще в эпоху РНК-мира. Получается, что РНК-полимераза кишечной палочки, синтезируя короткую молекулу РНК на РНК-матрице, как бы «вспоминает» свое далекое прошлое. Этот процесс вполне может быть не новообразованием, а наследием эпохи РНК-мира. А вся эта новооткрытая регуляторная система может быть отголоском того периода эволюции жизни, когда организмы, построенные на основе РНК и первых немногочисленных белков, уже начали обзаводиться молекулами ДНК в качестве более надежных хранителей наследственной информации. В этот период между «РНК-генами» и «ДНК-генами» могла существовать конкуренция за фермент РНК-полимеразу. Процессы и связи, развившиеся в результате этой конкуренции, могли впоследствии лечь в основу различных систем регуляции работы генов.
С этой точки зрения выявленное в последние годы чрезвычайно активное участие маленьких молекул РНК в регуляции работы генов выглядит вполне закономерным и ожидаемым.
Источник: Karen M. Wassarman, Ruth M. Saecker. Synthesis-Mediated Release of a Small RNA Inhibitor of RNA Polymerase // Science. 2006. V. 314. P. 1601-1603.
