L'activació gènica en versió tridimensional

Una de les claus de la vida és com els gens transmeten la informació necessària per a la síntesi de proteïnes, les peces que construeixen i realitzen la majoria de les funcions en els tots els éssers vius. En la transmissió d'aquesta informació és fonamental la proteïna RNA polimerasa, que s'uneix a unes regions específiques dels gens per a iniciar la transcripció de DNA a RNA per a produir les proteïnes necessàries en cada moment.

Investigadors de l'IRB Barcelona han fet servir el bacteri Escherichia coli per estudiar la unió de la RNA polimerasa a gens que s'activen en moments determinats i que requereixen una regulació més complexa que els gens activats permanentment en les cèl·lules. El treball, liderat per Miquel Coll, cap del Programa de Biologia Estructural i Computacional de l'IRB Barcelona i investigador del CSIC, demostra que la unió de la RNA polimerasa a aquests gens necessita d'altres proteïnes que estabilitzen els contactes amb el DNA per tal d’afavorir la transcripció, el primer pas en la producció de proteïnes.

Vidres per entendre com funcionen les cèl·lules

En gens que s'activen constantment, la RNA polimerasa reconeix unes regions específiques -les anomenades regions promotores- del DNA sense necessitat d'intermediaris. Aquest no és el cas dels gens per als que la seva activació depèn de les condicions en que es troben les cèl·lules. En aquest treball els científics han utilitzat aproximacions estructurals per estudiar l'activació dels gens del reguló pho, que s'activen només quan les cèl·lules necessiten incorporar fosfat per sobreviure.

Mitjançant tècniques cristalográficas (formació de cristalls i posterior difracció de raigs X utilitzant el sincrotró ESRF, European Synchrotron Radiation Facility, de Grenoble) els científics han obtingut l'estructura tridimensional d'una part del complexe de proteïnes necessari per l'activació dels gens del reguló pho. Aquesta estructura demostra que la RNA polimerasa s'uneix a una altra proteïna, l'activador transcripcional PhoB, que al seu torn està unit al DNA en la regió promotora. Indirectament, això incrementa el nombre de punts contactes de la RNA polimerasa amb el DNA, estabilitzant el complexe i permetent l'inici de la transcripció. L'estructura obtinguda mostra també que la RNA polimerasa canvia de forma en unir-se a la regió promotora d'aquests gens. "L'activador PhoB, a més de facilitar l'inici de la transcripció reclutant a la RNA polimerasa, provoca un moviment en una de les subunitats de la polimerasa, obrint el canal de sortida de l'RNA naixent, facilitant així el transcurs de la transcripció", explica Coll.

La cristalografía pot ser una eina molt informativa per a l'estudi de la transcripció, ja que permet 'veure' la posició dels àtoms i de les molècules que participen en els diferents estadis d'aquest procés. Segons Coll, "La major dificultat d'aquestes aproximacions radica en la preparació dels complexes de proteïnes i DNA, i en la seva cristalització".

Article de referència:
The Structure of a Transcription Activation Sub-Complex Reveals How σ70 is Recruited to PhoB Promoters
Alexandre G Blanco, Albert Canals, Jordi Bernués, Maria Solà and Miquel Coll
EMBO Journal (doi: 0.1038/emboj.2011.271)