Миксопиронин: блокирование образования промоторного комплекса у бактерий
Одним из наиболее интересных и информативных направлений в современных исследованиях транскрипции является анализ действия различных ингибиторов (прежде всего, антибиотиков) на активность РНК-полимеразы (РНКП). Исследования механизмов действия антибиотиков уже позволило получить важнейшие данные об образовании открытого промоторного комплекса , структуре активного центра и устройстве каталитического цикла РНКП.
Миксопиронин (Myx, Рис. 3.3 ) - альфа-пироновый антибиотик, - подавляет образование открытого промоторного комплекса РНКП ( Belogurov et al., 2008 ). Антибиотик действует на РНКП E. coli и T. thermophilus со сравнимой эффективностью ( Belogurov et al., 2008 ; Mukhopadhyay et al., 2008 ). В присутствии миксопиронина РНКП связывается с промотором и начинает плавление ДНК, однако, оно оказывается неполным и достигает только -3 - -4 нуклеотидов относительно старта транскрипции. Стартовая точка транскрипции остается при этом в двунитевом состоянии, что делает невозможным инициацию транскрипции ( Belogurov et al., 2008 ).
Анализ структуры комплекса РНКП с миксопиронином показал, что антибиотик связывается в передней части главного канала РНКП, в районе switch2 бета'-субъединицы, участвующем во взаимодействиях с матричной цепью ДНК спереди от активного центра ( Рис. 3.4 А). Связывание миксопиронина приводит к изменению конформации района switch2, в результате чего формируется белковая петля, положение которой перекрывается с нормальным положением матричной цепи ДНК в участке +1+2 в транскрипционном комплексе ( Рис. 3.4 Б).
Замечательно, что мутации в районе switch2 бета'-субъединицы РНКП E. coli (в частности, делеции остатков 338-341, что соответствует остаткам 614-617 в РНКП T. thermophilus) действуют на плавление ДНК и образование открытого комплекса таким же образом, как добавление миксопиронина ( Belogurov et al., 2008 ). Это говорит о том, что район switch2 бета'- субъединицы играет важную функциональную роль в плавлении промоторов, участвуя во взаимодействии с матричной цепью ДНК и плавлении ДНК в стартовой точке транскрипции. Механизм действия миксопиронина заключается в том, что он приводит к локальным изменениям в структуре района switch2, которые препятствуют правильному плавлению ДНК при образовании открытого комплекса ( Belogurov et al., 2008 ).
Было показано, что два других антибиотика, взаимодействующих с РНКП: кораллопиронин (антибиотик, структурно-родственный миксопиронину) и рипостатин , - также взаимодействуют с районом switch2 и, по-видимому, ингибируют транскрипцию по сходному механизму ( Mukhopadhyay et al., 2008 ).
Комплекс РНКП с миксопиронином, по-видимому, имитирует промежуточный комплекс , в норме образующийся в ходе плавления ДНК РНКП. В дальнейшем анализ комплекса РНКП с промотором в присутствии миксопиронина может быть использован для структурной характеристики промежуточного промоторного комплекса.
