پروموتر ها، وظیفه ای بیشتر از یک راه انداز را دارند

به گفته یک تیم تحقیقاتی در موسسه تحقیقات پزشکی Stowers یک تفکر سنتی وجود داردکه در آن پروموتر را صرفا یک راه انداز می دانند. آنها در چاپ جدید مجله eLife گزارش کردند که پروموتر ها دامنه گسترده ای از اعمال را انجام می دهد.  

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی یک تیم تحقیقاتی (به رهبری دکتر Julia Zeitlinger (فوق دکترا در MIT)) نشان دادند که  در مگس دروزفیلا ملانوگاستر، ژن ها در 2 ساعت اول تخم لقاح یافته فعالند و به سرعت بر اساس دستور العمل های پروموتر خوانده می شوند. در هر منطقه از پروموتر، ترکیبات مختلفی از عناصر کنترلی کوتاه (box) کدی را تشکیل می دهندکه زمان و مکان شروع ترجمه را به RNA پلیمراز نشان می دهد. محققان مدت های زیادی تصور می کردند، هر زمان که RNA پلیمراز در جایگاه اش قرار گیرد، خیلی سریع کارش را به اتمام می رساند.
دکتر  Zeitlingerبطرز غیر منتظره ای کشف کرد که گاهی اوقات RNA polymerase II در ابتدای ژن مکث می کند.
به گفته دکتر Kai Chen (دانشجوی فارغ التحصیل سابق در آزمایشگاه دکتر  Zeitlinger و نویسنده اول مقاله): ما نمی دانستیم که آیا این مکث برای آماده سازی فعالیت ژن جهانی (Global) طی اواسط مرحله بلاستولا است یا خیر، ما انتظار یک مکث طولانی در  این مرحله را داشتیم.
دکترChen  در کار با دروزفیلا ملانوگاستر از روشی بنام ChIP-seq استفاده کردکه می تواند RNA پلیمراز را بر روی هر ژنی مشخص کند. پلیمراز های مکث کرده فقط در شروع ژن ها نشان داده شد اما پلیمراز های در حال کار، در سراسر بدن یافت می شوند.
نتایج تیم Stowers را متعجب ساخت. قبل از مرحله گذار Midblastula، RNA  پلیمراز II بندرت در طول رونویسی 100 ژن اول مکث می کند. مکث گسترده فقط در طول روند مرحله گذار از Midblastula صورت می گیرد.
پروموتر ها به خاطر زمان بسیار کمی که در اختیار دارند سریعا رونویسی را آغاز کنند که این راهی برای رونویسی سریعتر است اما به گفته دکتر  Zeitlinger چیزی که آنها پیدا کردند، آن چیزی نبود که انتظار داشتند.
زمانی که دکترChen  و همکارانش با روش های کامپیوتری سکانس پروموتر ها را در زمان مکث با زمانی که مکث اتفاق می افتاد، مقایسه کردند یک الگو بدست آمد. آنها متوجه شدند که سه الگوی مختلف از پروموتر ها در ارتباط با رفتار مکث وجود دارد.
RNA  پلیمراز II قبل از مرحله گذر Midblastula ژن هایی را می خواند که اغلب دارای یک پروموتری هستند که هر مکثی را مهار می کند. این پروموتر ها حاوی چیزی موسوم به جعبه TATA (نامگذاری آن بخاطر توالی حفاظت شده نوکلئوتیدی آن است) و یا بطور معمول تر TATAA می یاشند.
به گفته دکتر  Zeitlinger: وقتی در زمان گذر Midblastula تقسیم سلولی کاهش می یابد، سلول ها مقدار زیادی از مکث را دارند که شاید به خاطر هماهنگ کردن رونویسی باشد.
این ژن های Midblastula توسط پروموتر هایی تنظیم می شوند که در بر گیرنده تنوعی از عناصر پروموتری ویژه که مرتبط با RNA پلیمراز هستند. که از جمله آنها GAGA، عناصر پایین دست پروموتر (DPE)، عناصر دو موتیف (MTF) و دکمه مکث (PB) هستند.
این تیم همچنین نوع سومی از پروموتر ها را پیدا کرد که شامل هر دو جعبه TATA و سکانس مکث بود. در این ژن ها RNA پلیمراز II در ابتدا مکث نمی کند اما در طول روند Midblastula شروع به مکث می کند.
دکتر  Zeitlinger می گوید: آزمایشگاه من علاقمند به درک نحوه به رمز در آمدن رشد و یا بیماری در ژنوم است. اگر ما رونویسی را درک کنیم پس از آن می توانیم بسیاری از چیز هایی که ژنوم کد می کند را پیش بینی کنیم، از جمله بیماری یا تفاوت بین افراد.