РНК-полимераза II в ядрышке управляет биогенезом рибосом

Ранее считалось, что транскрипцию рибосомальной ДНК (рДНК) регулируют две РНК-полимеразы: РНК-полимераза I и РНК-полимераза III, причем РНК-полимераза I отвечает за синтез пре-рРНК в ядрышке, а РНК-полимераза III регулирует синтез 5S рРНК вне ядрышка. Гены, кодирующие рРНК в ядрышке, образуют тандемные повторы, включающие межгенные спейсеры (intergenic spacer, IGS).

Недавняя работa внесла коррективы в традиционное представление о транскрипции рДНК: ученые из Канады и США обнаружили, что РНК-полимераза II присутствует в ядрышке, поддерживает его структуру и также участвует в биогенезе рибосом.

Ученые детектировали присутствие активной формы РНК-полимеразы II в ядрышке с помощью флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения. Активная РНК-полимераза II располагалась на всем протяжении рДНК,а наиболее высокий уровень фермента наблюдался в определенных участках IGS и был сравним с уровнем РНК-полимеразы II на тех участках, транскрипцию которых она регулирует. Циклин-зависимая киназа 9, известный активатор РНК-полимеразы II, также присутствовала в области IGS.

Ингибирование РНК-полимеразы II α-аманитином или флавопиридолом нарушало биогенез рибосом и полностью блокировало процессинг пре-рРНК.

Ученые выяснили, что РНК-полимераза II способствует образованию в ядрышке R-петель — структур, образованных комплексом ДНК-РНК и одноцепочечной ДНК. Эти структуры действуют как щит, который защищает организацию ядрышка и экспрессию рРНК от разрушительного действия смысловых некодирующих РНК, продуцируемых РНК-полимеразой I с IGS.

Ученые отмечают, что нарушения структуры ядрышка, которые происходят при ингибировании РНК-полимеразы II, схожи с проявлениями некоторых видов заболеваний, в том числе для саркомы Юинга. По данным РНК-секвенирования, при саркоме Юинга также вoзрастает уровень некодирующих РНК, считанных РНК-полимеразой I с IGS.

«COVID-19 ужасен, но и другие болезни никуда не исчезли, — говорит один из авторов исследования профессор Карим Мекхейл. — К примеру, онкологические заболевания все так же угрожают нам и влияют на жизни людей. Мы должны делать то, что в наших силах, и стремиться как можно скорее продолжить развивать направление, в котором у нас уже есть наработки».