septiembre 22, 2021

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Los investigadores han descubierto una estructura tridimensional responsable de la expresión genética

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Los investigadores produjeron la primera imagen en 3D de un compuesto de preiniciación asociado con un mediador, una clave para regular la expresión génica.

Expresión genética y ADN

Por primera vez, los investigadores hicieron esto Fotógrafo Dentro de la célula humana para mostrar el aparato de múltiples unidades responsable de regular la expresión génica. El estudio se realizó en la Northwestern University, en Estados Unidos.

La estructura, denominada complejo de preiniciación ligada a la mediana (Med-PIC), es fundamental para determinar qué genes se activan y cuáles se suprimen. El mediador ayuda a colocar el resto del compuesto (ARN polimerasa y factores de transcripción generales) al comienzo de los genes que la célula quiere copiar.

Los investigadores visualizaron el complejo, lo que les permitió comprender mejor cómo funcionaba. Dado que este compuesto juega un papel en muchas enfermedades, incluido el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas, el VIH y los trastornos metabólicos, se puede aprovechar una nueva comprensión de su estructura en el tratamiento de enfermedades.

“Esta máquina es fundamental para todas las ramas de la biología molecular moderna en el contexto de la expresión genética”, dijo Yuan He, autor principal del estudio. “La visualización de estructuras en 3D nos ayudará a responder preguntas biológicas básicas, como cómo copiar ADN en ARN”.

“Ver esta estructura nos permite entender cómo funciona”, agregó el profesor asociado Rayan Abdullah, coautor del artículo. “Es como desarmar un dispositivo doméstico compartido para ver cómo encaja todo. Ahora podemos entender cómo las proteínas en un complejo se combinan para hacer su trabajo”.

El complejo Mediator se descubrió en la levadura en 1990. Sin embargo, Mediator consta de 26 subunidades, 56 en total cuando se combina con un complejo de preiniciación. Los investigadores tardaron tanto en obtener imágenes de alta resolución de la versión humana.

Complejo mediador

Los investigadores han tomado cientos de miles de fotos del complejo Med-PIC. Luego, utilizaron métodos computacionales para reconstruir la imagen 3D. [credit: Northwestern University].

Se produjo un gran avance cuando el equipo colocó la muestra en una sola capa de óxido de grafeno. Al proporcionar este soporte, el papel de grafeno redujo la cantidad de muestra necesaria para la obtención de imágenes. En comparación con el soporte típico utilizado, el carbono amorfo, el grafeno ha mejorado la relación señal / ruido para obtener imágenes de alta resolución.

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Después de preparar la muestra, el equipo utilizó alta resolución mediante microscopía electrónica criogénica (crio-EM) para determinar la forma 3D de las proteínas involucradas en la expresión génica. En este estudio, el equipo tomó cientos de miles de imágenes del complejo Med-PIC. Luego, utilizaron métodos computacionales para reconstruir la imagen 3D.

“Resolver este complejo fue como armar un rompecabezas”, dijo Anna Talizina, coautora principal del artículo. “Algunas de estas subunidades ya se conocían a partir de otras experiencias, pero no teníamos idea de cómo las piezas se agrupaban o interactuaban entre sí. Con nuestra estructura final, finalmente pudimos ver todo este complejo y comprender su organización. “

La imagen resultante muestra el complejo Med-PIC como una estructura plana y alargada, que tiene 45 nm de largo. Los investigadores también descubrieron que el medio se mueve con respecto al resto del complejo, unido a la ARN polimerasa II en un punto de unión.

Abdullah dijo: “El mediador se mueve como un péndulo”. A continuación, queremos comprender qué significa esta flexibilidad. Creemos que puede tener un efecto sobre la actividad de una enzima importante dentro del compuesto “.

Se ha publicado un estudio genético en Ciencias.

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