Przez lata uważano, że w jądrze komórkowym nieruchome DNA stanowi stabilną matrycę dla biegających po nim polimeraz RNA – enzymów, które przepisują informację genetyczną na RNA. Jednak nowe badania sugerują, że to DNA jest w ruchu, a nie polimerazy. To zaskakujące odkrycie, którego dokonał polsko-brytyjski zespół naukowców, zmienia nasze rozumienie procesów zachodzących w komórce.
Ruchome DNA zamiast wirujących nici RNA
DNA to nic innego jak długi, precyzyjnie zapisany zwój informacji, zawierający instrukcje potrzebne do produkcji białek i innych niezbędnych cząsteczek. Do odczytu tych instrukcji komórka wykorzystuje polimerazy RNA – enzymy, które przesuwają się wzdłuż nici DNA i tworzą kopię w postaci RNA.
Dotychczas zakładano, że polimerazy są jak ruchome czytniki poruszające się po statycznym DNA, stopniowo budując cząsteczki RNA. Jednak jeśli uwzględnić, że w komórce w tym samym czasie działa nawet kilkanaście tysięcy polimeraz, a pojedynczy gen może być odczytywany przez kilkadziesiąt z nich jednocześnie, to powstaje chaos – długie i cienkie nici RNA musiałyby wirować z ogromną prędkością, co w rzeczywistości nie ma sensu.
Aby uniknąć plątaniny, natura znalazła inne rozwiązanie – to DNA się obraca!
Koordynacja transkrypcji przez ruch DNA
Nowe badania opublikowane w Cell Reports wskazują, że polimerazy RNA działają jak zgrany konwój, w którym obracająca się nić DNA synchronizuje ich pracę. Dr hab. Tomasz Turowski, kierownik Pracowni Mechanizmów Transkrypcji Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN, tłumaczy, że mechanizm ten pozwala na skoordynowaną i efektywną transkrypcję genów.
Aby lepiej to zrozumieć, warto wyobrazić sobie okrągły wieszak sklepowy pełen ubrań. Możemy chodzić wokół niego, przeglądając rzeczy, ale dużo łatwiej jest po prostu obrócić wieszak, aby kolejne ubrania same pojawiały się przed naszymi oczami. W komórce to właśnie DNA obraca się jak ten wieszak, a polimerazy RNA mogą pracować wydajniej i bez ryzyka splątania długich nici RNA.
Nowe spojrzenie na kontrolę jakości RNA
Zsynchronizowana transkrypcja nie tylko poprawia efektywność odczytu genów, ale ma także kluczowe znaczenie dla kontroli jakości RNA. Jeśli proces zostanie zakłócony, nowo powstające cząsteczki RNA są precyzyjnie przycinane i oznaczane krótką sekwencją, która sygnalizuje ich usunięcie przez system naprawczy komórki.
Tradycyjnie zakładano, że produkcja RNA i jego kontrola jakości to oddzielne etapy. Tymczasem nowe badania sugerują, że te procesy mogą być ze sobą ściśle powiązane, co pozwala komórce szybko eliminować błędnie powstałe cząsteczki.
Co dalej?
Odkrycie, że DNA w jądrze komórkowym nie jest statyczne, lecz w ruchu, może mieć daleko idące konsekwencje dla badań nad mechanizmami regulującymi ekspresję genów. To otwiera nowe pytania dotyczące roli ruchu DNA w różnych typach komórek i jego wpływu na choroby związane z zaburzeniami transkrypcji, w tym nowotwory.
Natura, jak zawsze, znalazła rozwiązanie idealnie dostosowane do skomplikowanych procesów zachodzących w komórce. A my – dzięki nowoczesnym metodom badawczym – coraz lepiej rozumiemy, jak precyzyjnie działają mechanizmy, które kierują naszym życiem na poziomie molekularnym.
IGC PAN w Poznaniu bada genetykę nowotworów
Geny charakteru – na ile DNA decyduje o psychice i jej zaburzeniach?
Źródło: Nauka w Polsce
