Recenti scoperte hanno rivelato come l’RNA polimerasi interagisca con il DNA per avviare la trascrizione, catturando immagini in millisecondi grazie a tecniche avanzate di microscopia. Questo progresso offre nuove intuizioni sui meccanismi che regolano l’espressione genica. Ogni cellula vivente trascrive il DNA in RNA. Questo processo inizia quando un enzima chiamato RNA polimerasi (RNAP) si attacca al DNA. In pochi centinaia di millisecondi, la doppia elica del DNA si srotola, formando una bolla di trascrizione che permette a uno dei filamenti di DNA esposti di essere copiato in un filamento complementare di RNA.
Come l’RNAP riesca a compiere questo compito è in gran parte sconosciuto. Ora, un nuovo studio pubblicato su Nature Structural & Molecular Biology descrive l’RNAP di E. coli mentre apre la bolla di trascrizione. I risultati, catturati entro 500 millisecondi dall’incontro tra RNAP e DNA, fanno luce sui meccanismi fondamentali della trascrizione.
“È la prima volta che qualcuno è riuscito a catturare complessi di trascrizione transitori mentre si formano in tempo reale,” afferma Ruth Saecker. Darst è stato il primo a descrivere la struttura dell’RNAP batterico. Per comprendere meglio questi complessi intermedi, il team ha collaborato con colleghi del New York Structural Biology Center, che hanno sviluppato un sistema robotico basato su getto d’inchiostro in grado di preparare rapidamente campioni biologici per l’analisi tramite microscopia crioelettronica.
Grazie a questa collaborazione, il team ha catturato complessi che si formano nei primi 100-500 millisecondi dall’incontro tra RNAP e DNA, ottenendo immagini di quattro distinti complessi intermedi con dettagli sufficienti per l’analisi. Per la prima volta, un quadro chiaro dei cambiamenti strutturali e degli intermedi che si formano durante le fasi iniziali del legame dell’RNA polimerasi al DNA è emerso. Esaminando queste immagini, il team è riuscito a delineare una sequenza di eventi che mostra come l’RNAP interagisca con i filamenti di DNA mentre si separano. Il team propone che il passaggio limitante nella trascrizione possa essere il posizionamento del filamento di DNA modello all’interno del sito attivo dell’enzima RNAP.