Սան Դիեգոյի Կալիֆորնիայի համալսարանի հետազոտողները պարզել են, որ ջրի մոլեկուլները ուղղակի և ակտիվ դեր են խաղում ԴՆԹ-ի տրանսկրիպցիայի մեջ՝ հերքելով այն վաղեմի պատկերացումը, թե գեների էքսպրեսիան ապահովվում է բացառապես սպիտակուցների միջոցով: Ապրիլի 30-ին Molecular Cell ամսագրում հրապարակված աշխատանքի արդյունքները ցույց են տալիս, որ ջուրը մոլեկուլային ապարատի էվոլյուցիոն առումով կոնսերվատիվ բաղադրիչ է, որն ընթերցում է գենետիկական տեղեկատվությունը կյանքի բոլոր դոմեններում:

Կենսաբանության թաքնված մակարդակը

Կրիոէլեկտրոնային մանրադիտակի օգնությամբ, որն ընդունակ է տարբերակել կառուցվածքները երկու անգստրեմից պակաս ճշգրտությամբ (ինչը փոքր է մեկ ատոմի լայնությունից), հետազոտական խումբը տեսանելի է դարձրել ՌՆԹ-պոլիմերազ II-ի՝ ԴՆԹ-ի ընթերցման և ՌՆԹ-ի սինթեզի համար պատասխանատու ֆերմենտի ներքին աշխատանքային մեխանիզմը: Այս վիզուալիզացիայի շնորհիվ գիտնականները կարողացել են նույնականացնել մի քանի հարյուրից մինչև ավելի քան հազար առանձին ջրի մոլեկուլներ, որոնք տեղակայված են ֆերմենտի հիմնական ֆունկցիոնալ հատվածներում:

Այս մոլեկուլները ձևավորում են բարդ ցանցեր, որոնք կապում են ֆերմենտը, ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ի ներհոսող կառուցվածքային միավորները: Պասիվ դիտորդի դերում հանդես գալու փոխարեն, ջրի մոլեկուլները ակտիվորեն մասնակցում են պրոտոնների տեղափոխմանը, ինչը կարևոր քիմիական փուլ է ՌՆԹ-ի աճող շղթային նոր նուկլեոտիդներ ավելացնելիս: Դրանք նաև օգնում են ֆերմենտին ճանաչել անհրաժեշտ մոլեկուլային սուբստրատները և կայունացնում են դրա հիմնական կառուցվածքային տարրերը տրանսկրիպցիայի գործընթացում:

Տրանսկրիպցիայի «սպիտակուցակենտրոն» հայացքի վերանայումը

Սան Դիեգոյի Կալիֆորնիայի համալսարանի Սկագսի դեղագիտական դպրոցի պրոֆեսոր Դուն Վանի և Օքսֆորդի համալսարանի պրոֆեսոր Փեյջյուն Չժանի ղեկավարած հետազոտությունը ցույց է տվել, որ ջրային ցանցերը էվոլյուցիոն առումով կոնսերվատիվ են՝ բակտերիաներից մինչև խմորասնկեր, և հնարավոր է նաև մարդկանց մոտ: Էվոլյուցիոն ծառի այսքան հեռավոր ճյուղերում այս կառուցվածքների պահպանումը վկայում է այն մասին, որ ջուրը եղել է տրանսկրիպցիոն ապարատի անբաժանելի մասը դրա սկզբնավորման պահից ի վեր: Սա կասկածի տակ է դնում գեների էքսպրեսիայի ավանդական «սպիտակուցակենտրոն» հայացքը, որը հետազոտողները համարում են հնացած:

Հետևանքները դեղամիջոցների մշակման համար

Ստացված արդյունքները հիմնովին նոր պատկերացում են տալիս այն մասին, թե ինչպես է ընթերցվում և իրացվում գենետիկական տեղեկատվությունը, ինչը կարող է կարևոր հետևանքներ ունենալ մոլեկուլյար կենսաբանության, դեղերի մշակման և հիվանդությունների մեխանիզմների ուսումնասիրության համար: «Sub-2 Å Cryo-EM Structures of Transcribing RNA Polymerase II Reveal Critical Roles of Water Molecules in Catalysis» խորագրով հոդվածը պատրաստվել է Օքսֆորդի և Վիսկոնսին-Մեդիսոնի համալսարանների հետազոտողների մասնակցությամբ: