Untuk pertama kalinya, para peneliti menjelaskan bagaimana protein Rho benar-benar menghentikan ekspresi gen – ScienceDaily

Untuk pertama kalinya, para peneliti menjelaskan bagaimana protein Rho benar-benar menghentikan ekspresi gen – ScienceDaily


Penelitian baru telah mengidentifikasi dan mendeskripsikan proses seluler yang, terlepas dari apa yang dikatakan buku teks, tetap sulit dipahami para ilmuwan hingga sekarang – tepatnya bagaimana penyalinan materi genetik yang, setelah dimulai, dimatikan dengan benar.

Penemuan ini menyangkut proses kunci yang penting bagi kehidupan: fase transkripsi ekspresi gen, yang memungkinkan sel untuk hidup dan melakukan tugasnya.

Selama transkripsi, enzim yang disebut RNA polimerase membungkus dirinya sendiri di sekitar heliks ganda DNA, menggunakan satu untai untuk mencocokkan nukleotida untuk membuat salinan materi genetik – menghasilkan untai RNA yang baru disintesis yang terputus saat transkripsi selesai. RNA itu memungkinkan produksi protein, yang penting bagi semua kehidupan dan melakukan sebagian besar pekerjaan di dalam sel.

Seperti halnya pesan yang koheren, RNA harus dimulai dan dihentikan di tempat yang tepat agar masuk akal. Protein bakteri yang disebut Rho ditemukan lebih dari 50 tahun yang lalu karena kemampuannya untuk menghentikan, atau menghentikan, transkripsi. Dalam setiap buku teks, Rho digunakan sebagai model terminator yang, dengan menggunakan gaya motorik yang sangat kuat, mengikat RNA dan menariknya keluar dari RNA polimerase. Tetapi pengamatan lebih dekat oleh para ilmuwan ini menunjukkan bahwa Rho tidak akan dapat menemukan RNA yang dibutuhkannya untuk dilepaskan menggunakan mekanisme buku teks.

“Kami mulai mempelajari Rho, dan menyadari bahwa Rho tidak mungkin bekerja dengan cara yang dikatakan orang kepada kami,” kata Irina Artsimovitch, salah satu penulis utama studi dan profesor mikrobiologi di The Ohio State University.

Penelitian tersebut, dipublikasikan secara online oleh jurnal tersebut Ilmu hari ini, 26 November 2020, menetapkan bahwa alih-alih menempel pada bagian tertentu RNA di dekat akhir transkripsi dan membantunya melepaskan diri dari DNA, Rho sebenarnya “menumpang” pada RNA polimerase selama transkripsi. Rho bekerja sama dengan protein lain untuk akhirnya membujuk enzim melalui serangkaian perubahan struktural yang berakhir dengan keadaan tidak aktif yang memungkinkan pelepasan RNA.

Tim tersebut menggunakan mikroskop canggih untuk mengungkap bagaimana Rho bekerja pada kompleks transkripsi lengkap yang terdiri dari RNA polimerase dan dua protein aksesori yang berjalan bersamanya selama proses transkripsi.

“Ini adalah struktur pertama dari kompleks terminasi dalam sistem apa pun, dan seharusnya tidak mungkin diperoleh karena struktur tersebut hancur terlalu cepat,” kata Artsimovitch.

“Ini menjawab pertanyaan mendasar – transkripsi sangat penting bagi kehidupan, tetapi jika tidak dikontrol, tidak ada yang akan berhasil. RNA polimerase dengan sendirinya harus sepenuhnya netral. Ia harus dapat membuat RNA apa pun, termasuk yang rusak. atau dapat merusak sel. Saat bepergian dengan RNA polimerase, Rho dapat mengetahui apakah RNA yang disintesis layak dibuat – dan jika tidak, Rho melepaskannya. “

Artsimovitch telah membuat banyak penemuan penting tentang bagaimana RNA polimerase berhasil menyelesaikan transkripsi. Dia tidak berangkat untuk melawan pemahaman bertahun-tahun tentang peran Rho dalam penghentian sampai seorang mahasiswa sarjana di labnya mengidentifikasi mutasi yang mengejutkan pada Rho saat mengerjakan proyek genetika.

Rho dikenal membungkam ekspresi gen virulensi pada bakteri, pada dasarnya membuat mereka tidak aktif sampai diperlukan untuk menyebabkan infeksi. Tetapi gen ini tidak memiliki sekuens RNA yang diketahui mengikat Rho secara istimewa. Karena itu, kata Artsimovitch, tidak pernah masuk akal bahwa Rho hanya mencari urutan RNA tertentu, bahkan tanpa mengetahui apakah mereka masih terikat pada RNA polimerase.

Faktanya, pemahaman ilmiah tentang mekanisme Rho ditetapkan dengan menggunakan eksperimen biokimia yang disederhanakan yang sering mengabaikan RNA polimerase – intinya, mendefinisikan bagaimana suatu proses berakhir tanpa memperhitungkan proses itu sendiri.

Dalam pekerjaan ini, para peneliti menggunakan mikroskop cryo-elektron untuk menangkap gambar RNA polimerase yang beroperasi pada templat DNA di Escherichia coli, sistem model mereka. Visualisasi resolusi tinggi ini, dikombinasikan dengan komputasi canggih, memungkinkan pemodelan penghentian transkripsi yang akurat.

“RNA polimerase bergerak bersama, mencocokkan ratusan ribu nukleotida dalam bakteri. Kompleks ini sangat stabil karena harus – jika RNA dilepaskan, ia akan hilang,” kata Artsimovitch. “Namun Rho mampu membuat kompleks itu berantakan dalam hitungan menit, jika bukan detik. Anda bisa melihatnya, tapi Anda tidak bisa menganalisis kompleks yang stabil.”

Menggunakan metode cerdas untuk menjebak kompleks sebelum mereka hancur memungkinkan para ilmuwan untuk memvisualisasikan tujuh kompleks yang mewakili langkah-langkah berurutan dalam jalur terminasi, dimulai dari keterlibatan Rho dengan RNA polimerase dan diakhiri dengan RNA polimerase yang sama sekali tidak aktif. Tim membuat model berdasarkan apa yang mereka lihat, dan kemudian memastikan bahwa model ini benar menggunakan metode genetik dan biokimia.

Meskipun penelitian dilakukan pada bakteri, Artsimovitch mengatakan proses penghentian ini kemungkinan besar terjadi pada bentuk kehidupan lain.

“Tampaknya itu biasa,” katanya. “Secara umum, sel menggunakan mekanisme kerja serupa dari nenek moyang yang sama. Mereka semua mempelajari trik yang sama selama trik ini berguna.”

Artsimovitch, bekerja dengan tim kolaborator penelitian internasional, memimpin penelitian bersama Markus Wahl, mantan mahasiswa pascasarjana Negara Bagian Ohio yang sekarang di Freie Universität Berlin.

Pekerjaan ini didukung oleh dana dari German Research Foundation; Kementerian Pendidikan dan Penelitian Federal Jerman; Dewan Riset Medis India; Departemen Bioteknologi, Pemerintah India; Institut Kesehatan Nasional; dan Yayasan Sigrid Jusélius.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen