Пандемия короны сделала так, что термин «мРНК» теперь также известен широкой публике за пределами лабораторий и лекционных залов. Однако молекула - это гораздо больше, чем просто важный компонент успешной вакцины против вируса SARS-CoV-2. «мРНК являются центральным компонентом всех живых существ на нашей планете. Без них жизнь, какой мы ее знаем, не функционировала бы», - говорит Эльмар Вольф.
Вольф - профессор биологии опухолевой системы на кафедре биохимии и молекулярной биологии Вюрцбургского университета. Вместе со своей исследовательской группой он расшифровал новые детали формирования мРНК, которые дают новое представление о том, как работает фундаментальный процесс внутри клеток: транскрипция. Команда представляет результаты своих исследований в текущем выпуске Molecular Cell.
Информация становится белком
Транскрипция: Если кто-то еще помнит свои уроки биологии, то он знает, что это процесс, посредством которого генетическая информация в ДНК транслируется в информационную РНК - или, как ученые любят это называть: мРНК. Только мРНК способна передавать информацию от генетического материала ДНК в ядре клетки к местам биосинтеза белка вне ядра. «Таким образом, состав мРНК определяет, как клетки нашего тела выглядят и как они функционируют», - говорит Вольф.
Процесс транскрипции ДНК в мРНК звучит относительно просто: «Вы можете думать о транскрипции как о гонке с препятствиями. РНК-полимераза начинает процесс считывания в начале гена, затем проходит через весь ген и, наконец, достигает финишной черты», - объясняет Вольф. Если полимераза доходит до конца, мРНК произведена. Давно известно, что в этом процессе многое может пойти не так, ведь многие гены - это длинная «гоночная дорожка» с множеством препятствий.
Полимераза не работает в сложных местах
Чтобы лучше понять, что происходит на молекулярном уровне во время гонки, Вольф и его команда внимательно изучили процесс транскрипции. «Мы изучили важный компонент РНК-полимеразы: белок SPT6», - объясняет Вольф. Они исследовали вопрос: «Важен ли SPT6 для процесса транскрипции, и если да, то каким образом?»
Что делают ученые, когда хотят узнать о функции белка: они удаляют его из клеток и смотрят, что происходит. Именно это и сделали Вольф и его команда. Результат был совершенно ясен: «Интересно, что РНК-полимераза начинает производить мРНК даже в отсутствие SPT6», - описал Вольф. Но потом регулярно застревает в сложных местах - можно сказать, падает через препятствие.
Новая картинка транскрипции
Эта неудача имеет два последствия, отрицательно влияющие на функцию клетки: с одной стороны, почти ни одна РНК-полимераза не достигает места назначения, поэтому практически не производится мРНК. С другой стороны, однако, сам ген также затронут. «Без SPT6 полимераза разрушает препятствия и беговую дорожку, поэтому функциональные РНК-полимеразы не могут найти свой путь», - говорит Вольф. Таким образом, становится ясно, что белок SPT6 является центральным элементом продукции мРНК в клетках.
Благодаря этим выводам исследователи помогают пролить больше света на процесс транскрипции: «До сих пор ученые предполагали, что единственное, что имело значение для производства мРНК, - это то, сколько РНК-полимераз начало транскрипцию», - говорит Вольф.. Благодаря опубликованным результатам стало ясно, что далеко не все РНК-полимеразы, запускающие процесс транскрипции, на самом деле доходят до конца гена и что для этого необходим белок SPT6.