Studie zeigt, wie ein master-regulator der gen-Transkription betreibt

Studie zeigt, wie ein master-regulator der gen-Transkription betreibt

Mit gezielten Proteinabbaus Technologie, die Forscher am CeMM, dem Forschungszentrum für Molekulare Medizin der österreichischen Akademie der Wissenschaften, dargelegt, um zu verstehen, die primäre Rolle der ein wichtiger regulator der Transkription, der menschlichen Mediator-Komplex. Mediator, ein 30-Untereinheit molekulare Maschine, wurde angenommen, dass ein Faktor, der in der Regel erforderlich, die für die Transkription aller protein-kodierenden Gene in menschlichen Zellen. Jedoch aufgrund der jüngsten Studie von Georg Winters-Gruppe am CeMM entdeckten, dass Vermittler vor allem sichert die Transkription einer kleinen Gruppe von cell-type-Angabe Genen. In Zusammenarbeit mit Patrick Cramer lab am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen, der Wissenschaftler offenbart mechanistische details, wie der Mediator ermöglicht es den Zellen auf, hart üben Ihre speziellen Funktionen. Die Studie, die „Selektive Vermittler Abhängigkeit von Zell-Typ-Angabe Transkription,“ wurde veröffentlicht in der Natur-Genetik, am 1. Juni 2020.

Georg Winter ‚ s Labor am CeMM nutzt Chemische Werkzeuge, um zu verstehen, die molekulare basis der gene Steuern und Abweichungen davon in der Krebstherapie. So zu tun, das team vereint besonders schnell wirkende protein-ablations-Systemen („Abbau-Tag“/ „dTAG“, co-entwickelt von Georg Winter in Jay Bradner s lab an der Dana-Farber Cancer Institute in Boston) mit präzise und Objektive Messung der gen-Aktivität bei hohen kinetischen resolution. Gemeinsam mit Patrick Cramer ‚ s Labor und andere, die internationales team von Wissenschaftlern jetzt enthüllt, wie der Mediator molekulare Maschine mechanistisch leitet die gen-Aktivierung, die hatte blieb lange Zeit schlecht verstanden aufgrund der Herausforderungen in der experimentellen manipulation.

Mediator identifiziert wurde vor über 30 Jahren als molekulare Brücke, die erlaubt, dass DNA-bindende Proteine, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden, kommunizieren mit dem zellulären gen-Kopiermaschine RNA-polymerase II (Pol II) zur Aktivierung der zielgene. Das Verständnis der direkten Rolle des Vermittlers in diesem Prozess erfordert Technologien, die schnell blockieren Vermittler-Funktion und Messen Sie änderungen in der Pol II-Aktivität innerhalb der nachfolgenden Minuten. Mit gezielten Proteinabbaus, Wissenschaftler in der Winter-lab nun gelungen, die zu schnell entfernen, die einzelnen Teile des Mediator-Komplexes zu bestimmen, ob das kopieren aller menschlichen Gene hängt im gleichen Umfang auf Vermittler Integrität. Im Gegensatz zu dem bestehenden Paradigma, die erste Studie-verfasst von CeMM Ph. D. student Martin Jaeger schlägt vor, dass Vermittler ist im Allgemeinen nicht erforderlich für die Transkription aller Gene. Vielmehr sind die Daten implizieren, dass der Mediator selektiv sichert der Ausdruck einer kleinen Gruppe von Genen, die form dicht verbunden Regelkreise zu beauftragen Zelle-Baumuster-spezifische Funktionen.

Durch die Visualisierung von Pol-II-Enzyme in den Zellen, beobachteten die Wissenschaftler, dass die Vermittler nucleates großen Clustern der Transkription Maschinen-Komponenten, die sind gedacht, um rund um die regulatorischen DNA-Regionen genannt super-Potenzmittel. Diese super-Enhancer direkt die expression von Zell-Typ-spezifische Gene durch körperlich berühren Ihre Ziel-Gene, die oft Millionen von DNA-Basen entfernt. Als Vermittler wurde abgebaut, der große Pol II-Clustern schnell verschwunden, aber super-enhancers immer noch schien Sie zu berühren, Ihre Ziel-Gene, die angibt, dass der Vermittler war nicht erforderlich, um diese DNA-Kontakte.

Gemeinsam mit Experten aus der Cramer lab in Göttingen, aber das team beobachtete, dramatische Veränderungen in der Dynamik des Pol-II Umsatz in super-enhancer-getriebenen Genen nach Mediator Verlust. Die Daten lassen vermuten, dass Vermittler Clustern fuhr hoch effiziente Rekrutierung von Pol II-Enzyme, um diese Zelle-Typ-spezifische Gene, wodurch deren kopieren auf Bemerkenswerte Effizienz. Zur gleichen Zeit, die Mehrheit der anderen Gene zu sein schien überraschend leicht betroffenen durch eine akute Vermittler Verlust gemacht, was die Wissenschaftler vermuten, dass Sie werden auf einige unerwartete Art der kompensatorischen Schub.

Das team suchte nach dieser kompensatorische Mechanismus, und festgestellt, dass die Promotor-proximalen anhalten der Pol II wurde weltweit reduziert in Reaktion auf Vermittler Verlust. Anhalten ist ein Phänomen, wobei die Pol-II-Enzymen zurück gehalten werden für mehrere Minuten direkt nachdem Sie gestartet wurden kopiert ein gen. Das warten Pol II bildet eine Barriere, die verhindert, dass die übergabe der andere Pol II-Enzyme dahinter, so die Begrenzung der Anzahl der RNA-Kopien hergestellt, die in einer gegebenen Zeitspanne. Nach dem Mediator-Abbau, beobachteten die Wissenschaftler, dass der wichtigste Faktor verantwortlich für die Signalisierung “ pause release, die sogenannten cyclin-abhängigen kinase 9 (CDK9), mehr effizient gebunden, um DNA in Zellen und mehr aktiv tagged Ihre protein Ziele mit einer Phosphat-Gruppe. Chemisch blockiert CDK9-Aktivität gemacht, die transkriptionelle Mängel der Mediator-ablation weniger selektiv für super-enhancer Ziel-Gene, die unterstreicht, dass die ungedeckten CDK9 Aktivierung Formen, wie Zellen reagieren auf akute Vermittler Verlust. Diese unerwartete Entdeckung vorgeschlagen, dass anhalten können entwickelt haben als eine Puffer-Kapazität, um schnell reagieren und diese teilweise kompensieren akute Mängel in der Pol II-Rekrutierung.