Ученые раскрыли важную роль ДНК-связывающих участков белков во взаимодействии с другими белками

Транскрипция, то есть синтез РНК на матрице ДНК, — один из важнейших этапов реализации наследственной информации. Именно от ее прохождения зависит не только то, как будет функционировать конкретная клетка, но и правильность развития тканей и целого организма. Без «помощников» не обойтись, и в их роли выступают особые белки — факторы транскрипции. Последние (иногда в составе целых комплексов) взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами и другими белками, способствуя их работе или, напротив, мешая ей.

«Хотя известны многие участки связывания транскрипционных факторов с мишенями, до сих пор остается непонятным, как именно происходит взаимодействие, особенно если “посадочное место” не имеет сформированной пространственной структуры», — рассказывает Артем Бончук, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник группы структурной биологии регуляторных факторов Института биологии гена РАН. 

Сотрудники Института биологии гена РАН и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова сконцентрировались на изучении двух важных белков, обусловливающих нормальное протекание транскрипции на Х-хромосомах самцов. Первый — белок CLAMP, связывающийся с определенными участками ДНК. Второй — MSL2, являющийся компонентом комплекса дозовой компенсации, который характерен для мужской Х-хромосомы и усиливает активность генов, необходимых для развития самца. Судя по всему, MSL2 играет важную роль в узнавании целевой хромосомы; также точно известно, что именно он (точнее, его неструктурированный участок) взаимодействует с CLAMP. 

«Со стороны последнего участвует N-концевой домен, в том числе и один из так называемых “цинковых пальцев” — особым образом устроенный фрагмент, действительно напоминающий большой и указательный палец, сжимающие ионы цинка. Домены этого типа очень часто встречаются в транскрипционных факторах высших многоклеточных организмов. Они способны связываться с ДНК и специфично узнавать определенные последовательности. Вместе с тем, наши эксперименты показывают, что эти “цинковые пальцы” могут играть ключевую роль и в белок-белковых взаимодействиях», — объясняет Артем Бончук. 

Чтобы проверить это, авторы исследовали структурную основу взаимодействия между белками CLAMP и MSL2. Для этого они использовали метод ЯМР-спектроскопии, а также проверяли, как мутации в целевых участках повлияют на развитие мушек дрозофил. В результате ученым впервые удалось показать особенности стабильного взаимодействия «цинковых пальцев» наиболее распространенного вида C2H2 с неструктурированными пептидами. 

«Мы обнаружили, что N-концевой домен C2H2 белка скользящего зажима взаимодействует с MSL2 с помощью тех аминокислотных остатков, которые не используются для распознавания ДНК. Кроме того, только одновременные замены нескольких остатков на границе участка связывания значительно ослабляли взаимодействие и нарушали работу комплекса дозовой компенсации», — делится результатами Софья Марьясина, сотрудница лаборатории магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова. 

Авторы предполагают, что открытие справедливо в целом для «цинковых пальцев» типа C2H2 — классического и наиболее широко распространенного среди факторов транскрипции эукариот.