Unjamming das Genom nach DNA-Schäden: Ein genregulatorisches multi-tool hat noch eine weitere Funktion

Ein protein-Komplex, das sich in nahezu jeden Schritt in der Regulierung und Kontrolle der Genexpression in den Zellen wurde nun gezeigt, spielen auch eine wichtige Rolle im clearing mögliche Staus in der Produktion von RNA.

RNA-polymerase II (RNAPII) — das Enzym, das produziert RNA aus einem DNA-template — kann steckenbleiben durch Schäden an der DNA-Vorlage, und diese Marmelade muss deaktiviert werden, um die Wiederherstellung der gen-expression und die normale Zellfunktion. Neue Forschung zeigt, dass die master-regulatorischen Komplex“, Ccr4-Not,“ führt diese Aufgabe durch, die sich mit RNAPII bei der Transkription von RNA aus DNA und Kennzeichnung RNAPII für den Abbau, wenn Sie gehaftet wird, so dass die DNA repariert werden und die normale Zellfunktion wieder.

Ein Papier beschreibt die Forschung durch die Penn-State-Wissenschaftler erscheint online in der Zeitschrift Gene & Entwicklung am 4. April 2019.

„Die normalen zellulären Funktionen verlassen sich auf das, was manchmal auch als das“ zentrale dogma der Biologie,“ sagte Joseph C. Reese, professor von Biochemie und Molekularbiologie und Mitglied des Center for Eukaryotic Gene Regulation an der Penn State. „Gene, die in DNA transkribiert in RNA, die wiederum in Proteine übersetzt, die Durchführung der Funktion der Zelle. Dies ist ein hoch abgestimmter Prozess und die präzise Kontrolle der gen-expression und protein-Umsatz bestimmt zellulären Funktionen.

„Der Ccr4-Not-Komplex beteiligt ist, in fast jeder Schritt in diesem Prozess von Anfang bis Ende. Unsere neue Forschung zeigt, dass dieser Komplex hat eine zusätzliche Funktion, die hilft bei der Aufrechterhaltung der normalen zellulären Funktion, wenn etwas schief geht während der Transkription.“

Bei der Transkription von RNA aus DNA, RNAPII — selbst ein großer Komplex aus mehreren protein-Untereinheiten — Reise entlang der DNA-Strang Lesen der ATCG-Sequenz und die Herstellung einer komplementären Strang von RNA. Wenn der RNAPII trifft auf DNA-Schäden, die verursacht werden durch die UV-Strahlung und anderen Quellen, kann es stecken bleiben und verhindern, dass trailing-Polymerasen vom Abschluss der Transkription des Gens, ähnlich wie eine angehaltene Auto verhindert, dass der Verkehr hinter ihm fließt. Wenn dieser Stau kann nicht gelöscht werden, mehrere RNAPIIs die Transkription der gleichen gene können beginnen, stapeln sich in eine Art Stau verhindert die DNA wird repariert und behindert-Zell-Funktion.

„Die Lichtung zu stecken RNAPII ist ein wesentlicher Prozess für die normale Zellfunktion“, sagte Reese. „Defekte in diesem Signalweg in Verbindung gebracht wurden, eine Reihe von Krankheiten und menschlichen Syndromen, wie Cockayne-Syndrom — eine neurodegenerative Erkrankung, die Ergebnisse in Wachstumsstörungen, neurologische Fehlbildungen, und die Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht.“

Die Forscher verwendeten genetischen Methoden und Rekonstitution Biochemie — eine Methode, wobei die gereinigten Komponenten eines zellulären Prozess Hinzugefügt werden können, weggenommen, und gemischt in einem genau kontrollierten Art und Weise zu identifizieren, genau, wie Sie Funktion-um zu zeigen, dass Ccr4-Not Rekruten Faktoren, mark RNAPII mit einem kleinen Signalmolekül namens ubiquitin. Anlage von ubiquitin zu RNAPII löst andere zelluläre Komponenten auf degradieren das Enzym, das beseitigen des Papierstaus.

„Frühere Studien hatten verwickelt Ccr4-Not helfen, Zellen fertig mit DNA-Schäden“, sagte Reese. „Mutiert Mitglieder des Ccr4-Not-Komplex macht die Zellen empfindlicher für Erfüllungsgehilfen, die Schäden am Genom, sondern weil Ccr4-Nicht beteiligt ist, in so viele Aspekte der Genregulation, es war nicht klar, bis jetzt, was seine genaue Rolle war. Die Tatsache, dass Ccr4-Nicht rekrutiert die Zerstörung Maschinen zu RNAPII war ein überraschendes Ergebnis, und schlägt vor, es fungiert als Abschleppwagen zum entfernen von Staus in der gesamten Genom. „

Neben Reese, der das research team umfasst Haoyang Jiang, Marley Wolgast, und Laura M. Beebe an der Penn State. Die Forschung wurde unterstützt von der US-amerikanischen National Institutes of Health.