Cząsteczki uruchamiające transkrypcję

Aby mogło dojść do ekspresji genu kodującego białko, najpierw następuje transkrypcja DNA na cząsteczkę informacyjnego RNA. Następnie następuje translacja do sekwencji aminokwasów białka. Ten pozornie prosty proces jest w rzeczywistości dość skomplikowany, ale naukowcom udało się poczynić niezwykłe postępy w identyfikacji wielu cząsteczek i elementów odgrywających w nich istotną rolę. W uproszczeniu, wiązanie i formowanie kompleksów molekularnych na DNA same w sobie kontrolują i inicjują transkrypcję.

W dalszym fragmencie sekwencji DNA, która ma zostać poddana translacji, znajduje się obszar promotora, tzw. sekwencja TATA (zawiera ona konkretną sekwencję tyminy, T, i adeniny, A). Wiązanie określonego białka w tym obszarze (białka wiążącego sekwencję TATA, będącego częścią czynnika transkrypcyjnego IID (TFIID)) inicjuje tworzenie kompleksu preinicjacyjnego (PIC), którego jest elementem i który także zawiera polimerazę RNA II (RNAPII). Efektem jest zainicjowanie transkrypcji RNAPII. W procesie tym odgrywają jeszcze rolę dwa bardziej ogólne czynniki transkrypcyjne, IIA i IIB (odpowiednio TFIIA i TFIIB), stabilizujące tworzenie PIC.

Jak dotąd nie udało się szczegółowo poznać struktury DNA, TFIIA, TFIIB i TFIID. W ramach projektu PICENGINEERING finansowany ze środków UE zespół badawczy opracował szablon DNA do tworzenia PIC, zawierający elementy rozpoznające TFIID, w tym sekwencję TATA. Został on sklonowany i wyprodukowany w większych ilościach w celu zrekonstruowania etapu PIC oraz szczegółowego przeanalizowania kompleksów i oddziaływań między nimi.

Prace doświadczalne stanowiły duże wyzwanie. Pracochłonne okazały się badania krystalizacji mające na celu określenie złożonej czwartorzędowej struktury subkompleksu zawierającego wszystkie odpowiednie czynniki transkrypcyjne (QUART). Pozwoliły jednak na określenie struktury TFIIA i jego postaci apo (nieaktywnej lub wyizolowanej), co jest pionierskim dokonaniem.

Projekt PICENGINEERING wniósł istotny wkład w poznanie struktury i zmian strukturalnych związanych ze złożonym procesem transkrypcji RNAPII. Dzięki stworzeniu niezbędnego szablonu DNA wraz z odpowiednimi sekwencjami badacze są przygotowani do prowadzenia szeroko zakrojonych badań krystalizacyjnych umożliwiających poznawanie supramolekularnej architektury stadium PIC. Badania te mają dostarczyć nowych informacji na temat trójwymiarowej struktury QUART oraz interakcji związanych z inicjacją transkrypcji RNAPII.