Fonte: Cordis
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Un team di ricerca formato da scienziati del Laboratorio europeo di biologia molecolare di Grenoble e dell'Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC) di Strasburgo sono riusciti, per la prima volta, a descrivere in dettaglio molecolare l'architettura dell'impalcatura centrale del TFIID umano, il complesso proteico essenziale per la trascrizione da DNA a mRNA. Il TFIID umano è un complesso multiproteico delle dimensioni di un megadalton composto dalla proteina legante al TATA Box (TBP) e 13 fattori associati alla TBP (TAF). Nonostante il suo ruolo cruciale, l'architettura dettagliata e il meccanismo di assemblaggio del TFIID rimane incerto.
Questo risultato è stato ottenuto usando metodi innovativi. Gli scienziati hanno indotto culture cellulari di insetti infettate con un baculovirus appositamente creato a produrre il loro complesso TFIID nella qualità e quantità necessaria per studi dettagliati. Questo ha aperto nuove prospettive per lo studio della trascrizione e della struttura e del meccanismo di altri raggruppamenti multi proteinici coinvolti nella regolazione genetica.
"Qualche tempo fa avevamo sviluppato il nostro sistema MultiBac, che usa un baculovirus ricombinante costruito per esprimere i complessi proteici, e molti ricercatori di tutto il mondo lo hanno applicato con grande successo per produrre complicati campioni biologici che non si potevano fare prima". dice Imre Berger, che ha coordinato lo studio presso l'EMBL di Greboble. "Per i nostri complessi TFIID umani però anche questo metodo ben collaudato non era abbastanza valido".
Gli scienziati si sono resi conto che le colture di cellule di insetti infettate con baculovirus ricombinanti, non erano in grado di produrre il TAF in modo equilibrato. Al contrario, alcune ne producevano in grande quantità e altre in quantità molto piccole, il che aveva come risultato che il complesso non si formava correttamente. La soluzione a questo problema è stata raggiunta studiando la strategia che alcuni virus, come il Coronavirus, usano per fare le proprie proteine. Quando il Coronavirus si replica, produce poliproteine molto grandi che vengono poi divise da una protease altamente specifica nei singoli enzimi e fattori proteici di cui il coronavirus ha bisogno.
"Ci sono numerose teorie, basate su dati scarsi, che cercano di razionalizzare il modo in cui questo essenziale complesso viene tenuto insieme", spiega Christoph Bieniossek, primo autore dello studio. "Le nostre analisi mostrano che in pratica nessuna di queste teorie era corretta. Il modo in cui il TAF si assembla si è rivelato molto più complesso di quanto si pensasse".
Gli autori spiegano poi come questo complesso centrale TFIID, che hanno scoperto ha una simmetria doppia, diventa asimmetrico quando cresce acquisendo più TAF, nel percorso per diventare il completo olo-TFIID. Due sotto unità, importate separatamente nel nucleo, si legano esattamente all'asse doppio presente nel centro del TFIID, portando a grandi riorganizzazioni strutturali ma solo in una metà del complesso. Con questo semplice e raffinato meccanismo, le due metà del complesso che prima erano identiche assumono forme diverse e l'asimmetria che ne risulta si propaga fino alla formazione del complesso funzionale olo-TFIID.
"Questo lavoro è il risultato di molti anni di intenso impegno ed è stato possibile solo grazie alla fruttuosa ed entusiasmante collaborazione con i nostri colleghi dell'IGBMC che sono esperti nella ricerca sul fattore di trascrizione umano". conclude Imre Berger. "Adesso conosciamo maggiori dettagli sull'aspetto del centro del TFIID e su cosa succede quando altri TAF si legano. Crediamo di aver aperto una via per ricavare l'architettura di tutto il complesso TFIID umano nel prossimo futuro e allo stesso modo gli altri grandi gruppi multi proteici coinvolti nella regolazione genetica e per spiegare il loro ruolo come catalizzatori della funzione biologica".
Lo studio, pubblicato oggi su Nature, ha coinvolto i gruppi di ricerca di Imre Berger e Christiane Schaffitzel dell'EMBL di Grenoble e i gruppi di ricerca di Patrick Schultz e Laszlo Tora dell'IGBMC di Strasburgo. La piattaforma tecnologica MultiBac usata in questo studio è un fondamento del progetto ComplexINC del 7° PQ dell'UE.
Questo risultato è stato ottenuto usando metodi innovativi. Gli scienziati hanno indotto culture cellulari di insetti infettate con un baculovirus appositamente creato a produrre il loro complesso TFIID nella qualità e quantità necessaria per studi dettagliati. Questo ha aperto nuove prospettive per lo studio della trascrizione e della struttura e del meccanismo di altri raggruppamenti multi proteinici coinvolti nella regolazione genetica.
"Qualche tempo fa avevamo sviluppato il nostro sistema MultiBac, che usa un baculovirus ricombinante costruito per esprimere i complessi proteici, e molti ricercatori di tutto il mondo lo hanno applicato con grande successo per produrre complicati campioni biologici che non si potevano fare prima". dice Imre Berger, che ha coordinato lo studio presso l'EMBL di Greboble. "Per i nostri complessi TFIID umani però anche questo metodo ben collaudato non era abbastanza valido".
Gli scienziati si sono resi conto che le colture di cellule di insetti infettate con baculovirus ricombinanti, non erano in grado di produrre il TAF in modo equilibrato. Al contrario, alcune ne producevano in grande quantità e altre in quantità molto piccole, il che aveva come risultato che il complesso non si formava correttamente. La soluzione a questo problema è stata raggiunta studiando la strategia che alcuni virus, come il Coronavirus, usano per fare le proprie proteine. Quando il Coronavirus si replica, produce poliproteine molto grandi che vengono poi divise da una protease altamente specifica nei singoli enzimi e fattori proteici di cui il coronavirus ha bisogno.
"Ci sono numerose teorie, basate su dati scarsi, che cercano di razionalizzare il modo in cui questo essenziale complesso viene tenuto insieme", spiega Christoph Bieniossek, primo autore dello studio. "Le nostre analisi mostrano che in pratica nessuna di queste teorie era corretta. Il modo in cui il TAF si assembla si è rivelato molto più complesso di quanto si pensasse".
Gli autori spiegano poi come questo complesso centrale TFIID, che hanno scoperto ha una simmetria doppia, diventa asimmetrico quando cresce acquisendo più TAF, nel percorso per diventare il completo olo-TFIID. Due sotto unità, importate separatamente nel nucleo, si legano esattamente all'asse doppio presente nel centro del TFIID, portando a grandi riorganizzazioni strutturali ma solo in una metà del complesso. Con questo semplice e raffinato meccanismo, le due metà del complesso che prima erano identiche assumono forme diverse e l'asimmetria che ne risulta si propaga fino alla formazione del complesso funzionale olo-TFIID.
"Questo lavoro è il risultato di molti anni di intenso impegno ed è stato possibile solo grazie alla fruttuosa ed entusiasmante collaborazione con i nostri colleghi dell'IGBMC che sono esperti nella ricerca sul fattore di trascrizione umano". conclude Imre Berger. "Adesso conosciamo maggiori dettagli sull'aspetto del centro del TFIID e su cosa succede quando altri TAF si legano. Crediamo di aver aperto una via per ricavare l'architettura di tutto il complesso TFIID umano nel prossimo futuro e allo stesso modo gli altri grandi gruppi multi proteici coinvolti nella regolazione genetica e per spiegare il loro ruolo come catalizzatori della funzione biologica".
Lo studio, pubblicato oggi su Nature, ha coinvolto i gruppi di ricerca di Imre Berger e Christiane Schaffitzel dell'EMBL di Grenoble e i gruppi di ricerca di Patrick Schultz e Laszlo Tora dell'IGBMC di Strasburgo. La piattaforma tecnologica MultiBac usata in questo studio è un fondamento del progetto ComplexINC del 7° PQ dell'UE.
Per maggiori informazioni, visitare:
EMBL Grenoble
http://www.embl-grenoble.fr
Progetto ComplexINC
http://complexinc.eu/innovation/
Categoria: ProgettiEMBL Grenoble
http://www.embl-grenoble.fr
Progetto ComplexINC
http://complexinc.eu/innovation/
Fonte: EMBL
Documenti di Riferimento: Sulla base di informazioni diffuse da EMBL Grenoble
Codici di Classificazione per Materia: Biotecnologia medica ; Medicina, sanità
RCN: 35493
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