Короткая пауза в работе генов могла стать ключом к эволюции сложной жизни

У людей она есть. Есть она и у дрозофилы. Но у дрожжей её нет. Речь идёт о короткой паузе в самом начале активности гена — молекулярной остановке, которая, возможно, помогла жизни эволюционировать от простых клеток к сложным животным.

Новое исследование, проведённое под руководством Чарльза Данко из Корнеллского университета, изучило, как этот ключевой этап регуляции генов — промотор-проксимальная пауза — эволюционировал у разных видов.

Эта пауза происходит сразу после активации клеточной «копировальной машины» — РНК-полимеразы II. Фермент временно останавливается, пройдя всего 20-60 нуклеотидов гена, ожидая дальнейших сигналов.

«Согласно литературе, эта пауза может длиться от одной до десяти минут, что является абсолютной вечностью в жизни этих белков», — отметил Данко.

Используя метод PRO-seq, учёные проследили этот процесс у организмов по всему древу жизни. Они обнаружили, что слабая, кратковременная версия паузы уже существовала у простых одноклеточных организмов. Со временем у животных пауза стала длиннее и точнее позиционироваться благодаря появлению новых белковых комплексов, в первую очередь — фактора негативной элонгации (NELF).

Чтобы проверить важность NELF, исследователи удалили две его субъединицы в клетках мышей. Без этих регуляторов РНК-полимераза двигалась по генам слишком быстро и далеко, и многие гены не смогли правильно отреагировать на тепловой стресс.

«Мы обнаружили, что в целом многие гены не активируются в той же степени, что и при наличии NELF», — пояснил Данко.

Учёный сравнил роль NELF с добавлением ручек на стереосистеме, которые позволяют клеткам точно настраивать «громкость» экспрессии генов. Эта способность тонко контролировать активность генов была важным шагом в развитии многоклеточных животных.

Нарушение этого механизма контроля может способствовать развитию таких заболеваний, как рак. Понимание основ транскрипции необходимо для изучения её связи с болезнями.

Больше информации: Alexandra G. Chivu et al, Evolution of promoter-proximal pausing enabled a new layer of transcription control, Nature Structural & Molecular Biology (2025). DOI: 10.1038/s41594-025-01718-y