Учёные раскрыли механизм паузы в транскрипции ДНК на атомном уровне

Иллюстрация, показывающая РНК-полимеразу II (серебристая структура), транскрибирующую ДНК (жёлто-оранжевая спираль) в матричную РНК. Исследователи RIKEN провели структурное изучение элонгационного комплекса РНК-полимеразы II во время промотор-проксимальной паузы транскрипции. Автор: RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research

Учёные из японского института RIKEN получили детальную картину процессов, происходящих при остановке транскрипции ДНК на ранних этапах. Это открытие может помочь в разработке новых методов лечения.

Когда молекулярный механизм в клетках начинает транскрибировать генетическую информацию из ДНК в матричную РНК (мРНК), он делает паузу вскоре после старта. Это явление, известное как «промотор-проксимальная пауза», играет ключевую роль в обеспечении точности транскрипции и регуляции генов развития.

Сюн-ити Сэкинэ из RIKEN поясняет: «Промотор-проксимальная пауза участвует в дифференцировке стволовых клеток, эмбриональном развитии и реакции на стресс. Она также связана с такими заболеваниями, как рак и вирусные инфекции».

Используя метод криоэлектронной микроскопии, команда исследовала этот процесс на атомном уровне. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Учёные обнаружили, что РНК-полимераза II связывается с негативным фактором элонгации двумя различными способами. Один из них был известен ранее, а второй оказался новым. Второй тип связывания строго ограничивает дальнейшее продвижение транскрипции.

Масахиро Наганума отмечает: «Хотя открытие второго способа связывания стало неожиданностью, оно объясняет предыдущие наблюдения и разрешает противоречия».

Это открытие может иметь практическое применение. «Наши результаты помогут лучше понять заболевания, вызванные нарушением транскрипции, и в перспективе могут способствовать разработке новых терапевтических стратегий», — говорит Сэкинэ.

В дальнейшем команда планирует изучить механизм возобновления транскрипции после паузы с помощью структурных и биохимических методов.

Подробнее: Masahiro Naganuma et al, Structural insights into promoter-proximal pausing of RNA polymerase II at +1 nucleosome, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adu0577