Transkrypcja, kluczowy etap ekspresji naszych genów, obejmuje trzy etapy: inicjację, elongację i terminację, każdy kontrolowany przez określony zestaw białek. Chociaż znaczenie etapu początkowego (inicjacji) jest dobrze poznane, faza elongacji jest obecnie postrzegana jako równie istotna w kontrolowaniu ekspresji genów. W niedawnym badaniu prowadzonym przez profesora Bomyi Lima wraz z kolegami, dr Samuelem Kellerem i Hao Dengiem z Uniwersytetu w Pensylwanii, zbadano, w jaki sposób różne DNA regulatorowe i cechy strukturalne genów kształtują szybkość, z jaką polimeraza RNA II (RNA Pol II) przemieszcza się po genie w żywych zarodkach muszki owocowej. Wykorzystując innowacyjne techniki obrazowania na żywo, naukowcy śledzili i wizualizowali nowo powstałe RNA w żywych komórkach oraz precyzyjnie mierzyli tempo, z jakim RNA Pol II przemieszcza się wzdłuż ciała genu.
Wykazali, że dobór promotorów i długość części kodującej genów (eksonów) nie wpływają na zmianę tego współczynnika. I odwrotnie, siła wzmacniaczy (regulacyjnych DNA) znacząco wpływa na prędkość wydłużania RNA Pol II, tak że wzmacniacz, który prowadzi do większej produkcji mRNA, wykazuje wolniejsze tempo wydłużania RNA Pol II. Ich badanie ujawniło również, że dodanie długich niekodujących sekwencji (intronów) do struktury genu zwiększa tempo, z jakim RNA Pol II wydłuża gen, w przeciwieństwie do genów mających tylko krótkie introny. Kolejnym kluczowym odkryciem ich badań jest zmieniający się charakter szybkości wydłużania RNA Pol II. Zespół zaobserwował przyspieszenie tego tempa po początkowym rozpoczęciu kopiowania genów na określonym etapie rozwoju zarodka muszki owocowej, stosując bardziej wyrafinowaną metodę analizy.
Profesor Bomyi Lim i współpracownicy znacznie poszerzyli naszą wiedzę na temat roli odgrywanej przez RNA Pol II w regulacji genów. Ich badania, opublikowane w Cell Reports, stanowią znaczący krok w zrozumieniu, w jaki sposób DNA ulega transkrypcji na informacyjny RNA (mRNA). Badanie to nie tylko pogłębia naszą wiedzę na temat zachowania RNA Pol II podczas transkrypcji, ale także toruje drogę dla przyszłych badań nad regulacją genów, oferując cenne spostrzeżenia dla szerokiego zakresu badań biologicznych.
Odniesienie do czasopisma
Keller SH, Deng H., Lim B. „Regulacja dynamicznego tempa wydłużania się RNA Pol II w zarodkach Drosophila.” Cell Reports 42, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113225
Nie podano autora nadającego się do odczytu maszynowego. Nina zakładane (w oparciu o roszczenia dotyczące praw autorskich)., CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, za pośrednictwem Wikimedia Commons
O Autorach
Doktor Bomyi Lim jest adiunktem na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej oraz członkiem drugiego stopnia na Wydziale Biologii Komórki i Rozwoju w Perelman School of Medicine. Uzyskała tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii chemicznej i biomolekularnej na Uniwersytecie Pensylwanii w 2010 r. oraz stopień doktora. Uzyskała tytuł doktora inżynierii chemicznej i biologicznej na Uniwersytecie Princeton w 2015 r. Pracowała jako stażysta podoktorski NIH F32 w Instytucie Genomiki Lewisa-Siglera na Uniwersytecie Princeton, zanim w 2018 r. dołączyła do Penn jako adiunkt. Laboratorium w Lim koncentruje się na charakteryzowaniu normalnego zakresu kinetyki ekspresji genów, który zapewnia prawidłowy rozwój, przy użyciu kombinacji edycji genomu, ilościowego obrazowania na żywo i modelowania matematycznego. Bomyi otrzymał nagrodę R35 Maximizing Investigators’ Research Award (MIRA) dla badaczy na wczesnym etapie kariery w 2020 r. oraz nagrodę NSF CAREER w 2021 r.
Doktor Samuel Keller uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii chemicznej w Rensselaer Polytechnic Institute, a następnie natychmiast uzyskał tytuł doktora w dziedzinie inżynierii chemicznej i biomolekularnej na Uniwersytecie Pensylwanii. Jego badania magisterskie skupiały się na ilościowej ekspresji genów u muszek owocowych przy użyciu fluorescencyjnej mikroskopii konfokalnej w celu oceny wpływu czynników transkrypcyjnych na ekspresję genów i szybkość wydłużania polimerazy RNA II. Obecnie Samuel odbywa staż podoktorski w Merck & Co., gdzie zajmuje się badaniem HIV. Jego praca koncentruje się na zrozumieniu ukrytego rezerwuaru wirusa HIV i czynników przyczyniających się do utrzymywania się wirusa w tkankach.
Hao Denga jest doktorantem w dziedzinie inżynierii chemicznej i biomolekularnej na Uniwersytecie Pensylwanii. Uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii chemicznej i biomolekularnej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Jego badania skupiają się na dynamice wzajemnego oddziaływania pomiędzy składnikami transkrypcyjnymi Drosophila modele z mikroskopem konfokalnym. Badał interakcje między alleliczne między wzmacniaczami w hemizygotach i interakcjami wzmacniacz-promotor w przeł z testem transwekcji. Jego pasją jest poznawanie najnowocześniejszych technik i wykorzystywanie ich do rzucania innego światła na skomplikowane problemy.
