Los genomas dentro de cada una de nuestras células están modelados por estrés y torsión, en parte debido a la actividad de las proteínas que compactan, enrollan, envuelven y desenrollan el ADN, pero los científicos saben poco sobre cómo estas fuerzas afectan la transcripción genética.
“Hay tantas fuerzas mecánicas sucediendo todo el tiempo que nunca consideramos, de las que sabemos muy poco y de las que no hablamos en los libros de texto”, dijo el Dr. Venard L. Miller Jr., Laura Finzi. ’69 y la Cátedra Sheila M. Miller de Biofísica Médica en la Universidad de Clemson.
La transcripción es el proceso mediante el cual una célula produce una copia de ARN de un segmento de ADN. Un tipo de ARN, llamado ARN mensajero (ARNm), codifica información para producir proteínas necesarias para la estructura y función de las células o tejidos.
La ARN polimerasa (RNAP) es un tipo de proteína que produce ARNm. Sigue el proceso del ADN de doble hélice, lo rompe para leer la secuencia del par de bases de una sola cadena y sintetiza un ARNm coincidente. Tal “transcripción” de un gen comienza cuando RNAP se une a una secuencia de ADN “promotora” y termina en una secuencia “terminada” donde se libera la copia de ARNm. La visión canónica de la terminación sostiene que después de liberar el ARNm, el ARNP se disocia del ADN.
Un equipo de investigadores dirigido por Finzi y entre ellos David Dunlap, profesor de investigación en el Departamento de Física y Astronomía de Clemson, ha demostrado por primera vez cómo la fuerza juega un papel en la sustitución de la terminación canónica.
Usando pinzas magnéticas para tirar de la ARN polimerasa a lo largo de la plantilla de ADN, los investigadores pudieron demostrar que al llegar al terminador, la ARN polimerasa bacteriana puede permanecer en la plantilla de ADN y puede ser arrastrada hacia el mismo o hacia un promotor adyacente. . Una ronda posterior de replicación. Por tanto, la dirección de la fuerza determina si un segmento de ADN puede replicarse varias veces o sólo una. Finzi y Dunlap informan que este mecanismo de reciclaje dirigido por la fuerza puede alterar la abundancia relativa de genes adyacentes.
Además, descubrieron que la capacidad de deslizar la RNAP requiere el reconocimiento orientado al promotor del dominio C-terminal de la subunidad alfa en contra de la dirección del deslizamiento. Estas subunidades “le permiten mantener el rumbo, girar y agarrar la otra hebra de la doble hélice del ADN donde podría estar otro promotor”, dijo. De hecho, con la eliminación de las subunidades alfa, no se produjo la reversión a promotores en la dirección opuesta.
Una comprensión profunda de los mecanismos moleculares que regulan la actividad transcripcional en el genoma puede identificar alternativas terapéuticas en las que se pueda modificar la RNAP para reprimir ciertas proteínas y prevenir enfermedades.
Finzi dijo que puede haber lugares en el genoma donde el reciclaje ocurre más que en otros, pero eso aún se desconoce.
“Mi esperanza es que algún día tengamos un mapa espacio-temporal de las fuerzas que actúan sobre el genoma en diferentes momentos durante la vida de diferentes tipos de células en nuestro cuerpo. Nuestra investigación resaltará el efecto de las fuerzas sobre la probabilidad de replicación repetida. “Esto puede ayudar a predecir y trazar los diferentes niveles de transcripción de diferentes genes, como un mapa de calor”, dijo Finzi.
