ОСОБЕННОСТИ ЭЛОНГАЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ, ИНИЦИИРОВАННОЙ НА ПРОМОТОРЕ D ДНК ФАГА Т7
Часов В. В., Масулис И. С., Озолинь О. Н.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Синтез РНК, осуществляемый
ДНК-зависимой РНК - полимеразой E.coli,
является сложным, многостадийным процессом, регулируемым на всех
этапах транскрипционного цикла. Предполагается, что основная регуляция
осуществляется на стадии взаимодействия РНК-полимеразы с промоторными
последовательностями ДНК, расположенными в начале каждого гена
или оперона. Однако данные, полученные в течение последних лет,
свидетельствуют о возможности эффективной регуляции и на более
поздних этапах транскрипционного цикла. Менее всего изучены молекулярные
механизмы регуляции транскрипции на стадии элонгации продукта.
Исследуя продуктивный синтез РНК с изолированного фрагмента ДНК,
содержащего промотор Т7D, мы обнаружили стабильное образование
укороченного РНК-продукта (~140 нуклеотидов), значительно отличающегося
по длине от полноразмерного транскрипта (224 нуклеотида). Так
как используемый нами фрагмент не содержит других промотор-подобных
участков, а данные ДНКазного футпринтинга комплекса РНК-полимеразы
с этим фрагментом выявляют только одну область контакта с ферментом,
инициация укороченного продукта осуществляется, по-видимому, со
стартовой точки промотора Т7D. В присутствии гепарина (условие,
обеспечивающее однократную инициацию синтеза РНК) происходит преимущественное
образование укороченного продукта. В условиях многократной инициации
(отсутствие гепарина) количество этого продукта оставалось постоянным,
а количество полноразмерного транскрипта увеличивалось пропорционально
времени синтеза. Было показано, что на образование укороченного
продукта не оказывают влияние температура, ионная сила буфера
и концентрация двухвалентных катионов (Mg2+). На основании
этих фактов, временную остановку синтеза РНК, как наиболее вероятное
объяснение феномена, по-видимому,
следует исключить. Возможность преждевременной терминации синтеза
РНК на расстоянии нескольких десятков пар оснований от конца гена
исследовали с использованием серии промоторсодержащих фрагментов
ДНК, укороченных в "downstream" области, что приводило
к ожидаемому изменению длины полноразмерного продукта, однако
длина укороченного продукта не всегда соответствовала ожидаемой.
Это свидетельствует о том, что нарушение в динамике синтеза РНК
может зависеть от элементов пространственной структуры ДНК-матрицы,
претерпевающих кооперативную реорганизацию. Полученные данные
указывают на возможность существования принципиально нового механизма
в регуляции продуктивного синтеза РНК, реализующегося на стадии
элонгации транскрипции и отслеживающего частоту эффективной инициации
с соответствующего промотора. Работа выполнялась при поддержке
РФФИ (грант N 97-04-49418).