Molecole che avviano la trascrizione

Perché un gene che codifica proteina venga espresso, innanzitutto il DNA viene iscritto su una molecola di RNA messaggero, da dove viene tradotta nella sequenza degli aminoacidi della proteina. Questo processo apparentemente semplice è estremamente complesso e gli scienziati hanno compiuto sorprendenti progressi nell’identificazione di una pluralità di molecole e sottounità che svolgono ruoli importanti. In sintesi, il legame e la formazione di complessi sullo stesso DNA controllano e avviano la trascrizione.

A monte della sequenza del DNA da trascrivere vi è una regione promotrice, il TATA box (denominato in tal modo perché contiene una specifica sequenza di timina T e adenina A). Il legame di una specifica proteina ivi presente (la proteina legante del TATA box che fa parte del fattore di trascrizione IID (TFIID)) avvia l’assemblaggio del complesso di preiniziazione (PIC) di cui è parte e che contiene anche la polimerasi di RNA II (RNAPII). Ciò avvia la trascrizione della RNAPII. Due fattori di trascrizione più generali, vale a dire IIA e IIB (rispettivamente TFIIA e TFIIB), svolgono un ruolo di stabilizzazione dell’assemblaggio del PIC.

Al momento non si conoscono informazioni strutturali dettagliate su DNA, TFIIA, TFIIB e TFIID. Alcuni scienziati finanziati dall’UE, impegnati nel progetto PICENGINEERING, hanno creato un modello di DNA per un assemblaggio del PIC contenente elementi di riconoscimento del TFIID, compreso il TATA box. L’hanno clonato e l’hanno prodotto su larga scala per ricostituire lo stadio del PIC e un analisi dettagliata dei complessi e delle rispettive interazioni.

La ricerca sperimentale è risultata molto impegnativa. Gli studi sulla cristallizzazione finalizzati a determinare la struttura quaternaria complessa contenente tutti i fattori di trascrizione rilevanti (QUART) si sono dimostrati irti di difficoltà, riuscendo tuttavia a ottenere per la prima volta la determinazione della struttura di TFIIA nella sua forma apo (inattiva o isolata).

PICENGINEERING ha compiuto rilevanti progressi nel disvelamento delle strutture e delle variazioni strutturali implicate nel complesso processo della trascrizione di RNAPII. Con la creazione del necessario modello di DNA comprendente le relative sequenze, i ricercatori sono pronti a intraprendere vaste sperimentazioni di cristallizzazione per studiare l’architettura sovramolecolare dello stadio PIC. Si prevede che gli studi consentiranno di approfondire le nozioni sulla struttura 3D a lungo ricercata di QUART e di scoprire la rete di interazioni implicate nell’iniziazione della trascrizione di RNAPII.