doi.org/10.1038/s41594-024-01349-9
Credibilidade: 989
#Genética
Descobertas recentes ilustram como a RNA polimerase interage com o DNA para iniciar a transcrição, capturada em milissegundos usando técnicas avançadas de microscopia
Esta descoberta fornece novos insights sobre os mecanismos que regulam a expressão genética, ajudando a resolver debates de longa data na área Cada célula viva transcreve DNA em RNA Este processo começa quando uma enzima chamada RNA polimerase (RNAP) se liga ao DNA Dentro de algumas centenas de milissegundos, a dupla hélice do DNA se desenrola, formando uma bolha de transcrição, permitindo que uma fita de DNA exposta seja copiada em uma fita de RNA complementar.
Como o RNAP realiza esse feito é amplamente desconhecido.
Um instantâneo do RNAP no ato de abrir essa bolha forneceria uma riqueza de informações, mas o processo acontece muito rápido para que a tecnologia atual capture facilmente visualizações dessas estruturas Agora, um novo estudo na Nature Structural & Molecular Biology descreve E coli RNAP no ato de abrir a bolha de transcrição As descobertas, capturadas em 500 milissegundos de mistura de RNAP com DNA, esclarece os mecanismos fundamentais de transcrição e responde a questões de longa data sobre o mecanismo de iniciação e a importância de suas várias etapas.
Esta é a primeira vez que alguém consegue capturar complexos de transcrição transitórios à medida que se formam em tempo real,- diz a primeira autora Ruth Saecker, especialista em pesquisa do laboratório de Seth Darst em Rockefeller.
Compreender esse processo é crucial, pois é um importante passo regulatório na expressão genética- Uma visão sem precedentes Darst foi o primeiro a descrever a estrutura da RNAP bacteriana, e revelar seus pontos mais delicados permaneceu o foco principal de seu laboratório.
Embora décadas de trabalho tenham estabelecido que a ligação da RNAP a uma sequência específica de DNA desencadeia uma série de etapas que abrem a bolha, como a RNAP separa as fitas e posiciona uma fita em seu ativo O site permanece calorosamente debatido Os primeiros trabalhos de campo sugeriram que a abertura da bolha atua como uma desaceleração crítica no processo, ditando a rapidez com que a RNAP pode passar para a síntese de RNA.
Resultados posteriores no campo desafiaram essa visão, e múltiplas teorias surgiram sobre a natureza desta taxa -etapa limitante Sabíamos por outras técnicas biológicas que, quando o RNAP encontra o DNA pela primeira vez, ele forma um monte de complexos intermediários que são altamente regulados,- diz o co-autor Andreas Mueller, pós-doutorado no laboratório.
Para entender melhor esses complexos intermediários, a equipe colaborou com colegas do Centro de Biologia Estrutural de Nova York, que desenvolveram um sistema robótico baseado em jato de tinta que poderia rapidamente preparar amostras biológicas para análise de microscopia crioeletrônica Através desta parceria, a equipe capturou complexos formados nos primeiros 100 a 500 milissegundos do encontro da RNAP com o DNA, produzindo imagens de quatro complexos intermediários distintos com detalhes suficientes para permitir a análise Pela primeira vez, uma imagem clara A imagem das mudanças estruturais e intermediários que se formam durante os estágios iniciais da ligação da RNA polimerase ao DNA entrou em foco A tecnologia foi extremamente importante para este experimento,- diz Saecker Sem a capacidade de misturar DNA e RNAP rapidamente e capturar uma imagem dele em em tempo real esses resultados não existem- Colocando-se em posição Ao examinar essas imagens a equipe conseguiu delinear uma sequência de eventos mostrando como o RNAP interage com os filamentos de DNA à medida que eles se separam em níveis de detalhe nunca antes vistos À medida que o DNA se desenrola RNAP gradualmente agarra uma das fitas de DNA para evitar que a dupla hélice se reúna Cada nova interação faz com que o RNAP mude de forma, permitindo a formação de mais conexões proteína-DNA Isso inclui empurrar para fora uma parte de uma proteína que impede o DNA de entrar na área ativa do RNAP local Uma bolha de transcrição estável é assim formada A equipe propõe que a etapa limitante da taxa de transcrição pode ser o posicionamento da fita modelo de DNA dentro do local ativo da enzima RNAP Esta etapa envolve superar barreiras energéticas significativas e reorganizar vários componentes Pesquisas futuras irão pretendemos confirmar esta nova hipótese e explorar outras etapas na transcrição.
Vimos apenas as etapas iniciais deste estudo, – diz Mueller.
Em seguida, esperamos examinar outros complexos, pontos de tempo posteriores e etapas adicionais no ciclo de transcrição – Além de resolver teorias conflitantes sobre como os filamentos de DNA são capturados, estes resultados destacam o valor do novo método, que pode capturar eventos moleculares que acontecem em milissegundos em tempo real.
Esta tecnologia permitirá muitos mais estudos deste tipo, ajudando os cientistas a visualizar interações dinâmicas em sistemas biológicos Se quisermos compreender um dos processos mais fundamentais da vida, algo que todas as células fazem, precisamos entender como seu progresso e velocidade são regulados,- diz Darst.
Assim que soubermos disso, teremos uma visão muito mais clara imagem de como a transcrição começa-
Publicado em 15/07/2024 20h43
Artigo original:
Estudo original: