Konwersatorium im. Jerzego Pniewskiego

Regulacja ekspresji genu u wyższych organizmów (eukariotów) odbywa się na kilku poziomach: replikacja DNA, synteza pre-mRNA (transkrypcja), dojrzewanie pre-mRNA do mRNA (głównie poprzez składanie /ang. splicing/), transport mRNA z jądra do cytoplazmy, a w końcu udział tego mRNA w biosyntezie białka (translacja). W trakcie transkrypcji, mRNA uzyskuje na jednym ze swoich końców, umownie oznaczonym jako koniec 5', unikalną strukturę, zwaną kapem. Jest to 7-metyloguanozyna połączona nietypowym dla kwasów nukleinowych mostkiem trifosforanowym 5' -- 5' z sąsiednim nukleozydem. Strukturę tę zapisujemy wzorem sumarycznym: m^7 GpppN. Struktura kapu pełni szereg ważnych funkcji regulatorowych niemalże na wszystkich poziomach regulacji ekspresji genu. Moje zainteresowanie kapem datuje się od połowy lat '80 ub. wieku, gdy jego rola była jeszcze mało znana. W wykładzie postaram się pokazać, jak rozwijały się nasze prace nad kapem i jego analogami, prowadzone początkowo głównie przez chemików, przy stopniowo coraz to większym zaangażowaniu biologów oraz fizyków. Dzięki zastosowaniu syntetycznych analogów kapu w układach translacyjnych można było m. in. określić współzależność pomiędzy strukturą i funkcją translacyjnego białka regulatorowego eIF4E na długo zanim poznana została struktura krystalograficzna kompleksu tego białka z kapem. Interdyscyplinarne podejście umożliwiło dokonanie szeregu istotnych odkryć na temat roli kapu i współpracujących z nim białek regulatorowych w translacji białka, splicingu, transporcie wewnątrzkomórkowym niektórych rodzajów cząsteczek RNA oraz w stabilności mRNA w komórce. Współpraca z fizykami doprowadziła do opracowania nowatorskiej metody badania oddziaływań struktur kapu z "cap binding proteins" w oparciu o miareczkowanie spektrofluorymetryczne. Osobne zagadnienie stanowiło opracowanie na bazie syntetycznych dinukleotydowych analogów kapu nowej strategii uzyskiwania ważnych z punktu widzenia biotechnologicznego transkryptów mRNA.