Desvelan la estructura en 3D de la "maquinaria molecular" que inicia la transcripción del ADN
23/10/2012 - E.P.
Este trabajo permitirá dar lugar a nuevas formas de manipular este proceso fundamental para fines terapéuticos
Un equipo de científicos de la Universidad de Rutgers, dirigidos por Richard H. Ebright y Arnold Eddy, ha determinado la estructura tridimensional del complejo de iniciación de la transcripción, el mediador clave en el proceso por el cual las células leen la información genética en el ADN, explican los expertos.
En un artículo publicado en Science, los científicos del Rutgers muestran cómo la "máquina molecular" responsable de la iniciación de la transcripción, una proteína compleja que se compone de la enzima ARN polimerasa y el factor de iniciación Sigma, reconoce un sitio específico en el ADN anterior a un gen, se une al ADN, desenrolla la hélice de ADN, y pre-organiza el ADN desenrollado para permitir las reacciones posteriores.
"La determinación de la estructura de un complejo funcional y específico de iniciación de la transcripción ha sido un objetivo para los investigadores durante tres décadas", dijo Ebright, profesor en el Departamento de Química y Biología Química de Rutgers.
La estructura determinada por los investigadores de Rutgers es la de un complejo de iniciación de la transcripción de una bacteria. La estructura proporciona una base para la comprensión de la iniciación de la transcripción bacteriana y la regulación transcripcional. Además, proporciona un punto de partida para el desarrollo de nuevos agentes antibacterianos que funcionen mediante la inhibición de la transcripción bacteriana. Debido a que los mecanismos de transcripción en bacterias y organismos superiores están estructural y mecánicamente relacionados, la estructura también proporciona un marco para entender la transcripción y la regulación de ésta en organismos superiores, incluidos los humanos.
La estructura define las interacciones que la ARN polimerasa y el sigma hacen con el sitio genético donde se inicia la transcripción de ADN, conocido como el "promotor". En particular, la estructura define las interacciones con un segmento del promotor, que la ARN polimerasa y el sigma desenrollan para formar ADN de cadena simple y secuencias específicas de ADN que la ARN polimerasa y sigma reconocen y unen dentro de este segmento del promotor.
Este estudio representa una contribución muy importante a la comprensión del funcionamiento de esta máquina macromolecular central en la expresión génica, según Peter von Hippel, profesor de Química Biofísica y Biología Molecular en la Universidad de Oregon, que no participó en el estudio.
Un significado particular de este trabajo es la manera sistemática en que los investigadores construyeron andamios de ácido nucleico unidos al ácido nucleico y a varios complejos de proteínas que participan en las diversas etapas de iniciación, y fueron capaces de mostrar en detalle cómo el factor de iniciación de sigma interactúa con el diversos residuos individuales de nucleótidos, implicados en el reconocimiento de los elementos importantes del promotor.
Si bien las estructuras de varias enzimas de polimerasa de ARN son conocidos, no hay estructuras anteriores que muestren la polimerasa, que incluye un factor de iniciación y el ADN promotor, a punto de comenzar el alargamiento, dijo Peter Preusch de los Institutos Nacionales de Salud norteamericanos, que financiaron parcialmente el trabajo. "Esta detallada estructura tridimensional informa de cómo se produce la iniciación de la transcripción y puede dar lugar a nuevas formas de manipular este proceso ".
En un artículo publicado en Science, los científicos del Rutgers muestran cómo la "máquina molecular" responsable de la iniciación de la transcripción, una proteína compleja que se compone de la enzima ARN polimerasa y el factor de iniciación Sigma, reconoce un sitio específico en el ADN anterior a un gen, se une al ADN, desenrolla la hélice de ADN, y pre-organiza el ADN desenrollado para permitir las reacciones posteriores.
"La determinación de la estructura de un complejo funcional y específico de iniciación de la transcripción ha sido un objetivo para los investigadores durante tres décadas", dijo Ebright, profesor en el Departamento de Química y Biología Química de Rutgers.
La estructura determinada por los investigadores de Rutgers es la de un complejo de iniciación de la transcripción de una bacteria. La estructura proporciona una base para la comprensión de la iniciación de la transcripción bacteriana y la regulación transcripcional. Además, proporciona un punto de partida para el desarrollo de nuevos agentes antibacterianos que funcionen mediante la inhibición de la transcripción bacteriana. Debido a que los mecanismos de transcripción en bacterias y organismos superiores están estructural y mecánicamente relacionados, la estructura también proporciona un marco para entender la transcripción y la regulación de ésta en organismos superiores, incluidos los humanos.
La estructura define las interacciones que la ARN polimerasa y el sigma hacen con el sitio genético donde se inicia la transcripción de ADN, conocido como el "promotor". En particular, la estructura define las interacciones con un segmento del promotor, que la ARN polimerasa y el sigma desenrollan para formar ADN de cadena simple y secuencias específicas de ADN que la ARN polimerasa y sigma reconocen y unen dentro de este segmento del promotor.
Este estudio representa una contribución muy importante a la comprensión del funcionamiento de esta máquina macromolecular central en la expresión génica, según Peter von Hippel, profesor de Química Biofísica y Biología Molecular en la Universidad de Oregon, que no participó en el estudio.
Un significado particular de este trabajo es la manera sistemática en que los investigadores construyeron andamios de ácido nucleico unidos al ácido nucleico y a varios complejos de proteínas que participan en las diversas etapas de iniciación, y fueron capaces de mostrar en detalle cómo el factor de iniciación de sigma interactúa con el diversos residuos individuales de nucleótidos, implicados en el reconocimiento de los elementos importantes del promotor.
Si bien las estructuras de varias enzimas de polimerasa de ARN son conocidos, no hay estructuras anteriores que muestren la polimerasa, que incluye un factor de iniciación y el ADN promotor, a punto de comenzar el alargamiento, dijo Peter Preusch de los Institutos Nacionales de Salud norteamericanos, que financiaron parcialmente el trabajo. "Esta detallada estructura tridimensional informa de cómo se produce la iniciación de la transcripción y puede dar lugar a nuevas formas de manipular este proceso ".
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