Механизм синтеза РНК РНК-полимеразой [закрыто]

Я нашел статью, в которой описаны все основные этапы механизма работы РНК-полимеразы II. Поскольку статья слишком длинная, я предпочел бы изложить основные моменты здесь. Вы можете прочитать полную статью здесь . Поскольку помещать весь ответ в цитату было бы неуместно, я просто помещаю основные моменты со ссылкой внизу. Помните, что это не полная статья, это просто краткое изложение для тех, кто не может прочитать полную статью из NCBI или у кого нет на это времени или доступа.

ЦИКЛ ТРАНСКРИПЦИИ РНК POL II

Транскрипция Pol II обычно начинается со связывания специфических для гена регуляторных факторов вблизи места инициации транскрипции. Основной промотор служит для позиционирования Pol II в состоянии, называемом комплексом преинициации (PIC), аналогичным бактериальному закрытому комплексу. В этом состоянии Pol II и общие факторы связаны с промотором, но не находятся в активной конформации для начала транскрипции. Затем происходит резкое конформационное изменение, при котором 11–15 пар оснований ДНК, окружающих сайт начала транскрипции, расплавляются, а матричная цепь промотора располагается в расщелине активного сайта Pol с образованием открытого комплекса. Считается, что после синтеза около 30 оснований РНК Pol освобождает свои контакты с коровым промотором и остальной частью транскрипционного аппарата и вступает в стадию элонгации транскрипции.

РАСПОЗНАВАНИЕ ПРОМОУТЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕСКОЛЬКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ С НИЗКИМ СОДЕЙСТВИЕМ

Элементы последовательности, обнаруженные в основных промоторах, включают элемент TATA (сайт связывания TBP), BRE (элемент распознавания TFIIB), Inr (элемент инициатора) и DPE (элемент нижележащего промотора). Коровой домен TBP состоит из двух несовершенных повторов, образующих седловидную молекулу, которая связывает расширенную малую бороздку 8-п. Биохимические исследования элегантно показали, что TBP не связывается с элементами ТАТА с высокой специфичностью ориентации, что привело к открытию того, что другие промоторные элементы в сочетании с ТАТА определяют ориентацию сборки аппарата транскрипции на промоторе. Два других основных промоутерных элемента с проверенной функцией,

Роль TBP в промоторах без ТАТА: биохимические исследования промотора HIS4 дрожжей показали, что мутация ТАТА в последовательность, богатую GC, позволила рекрутировать механизм транскрипции на промотор на пониженном уровне, но инициация транскрипции была полностью отменена. Эти результаты демонстрируют, что для одного класса промоторов сборка механизма транскрипции в продуктивный комплекс требует, чтобы ТВР связывал элемент ТАТА, как видно из кристаллической структуры. Хотя ТВР обладает огромной гибкостью в способности связывать варианты последовательности ТАТА, не все последовательности совместимы со связыванием ТВР.

ОБЩИЕ ФАКТОРЫ, НЕПОСРЕДСТВЕННО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИЕ С ТБФ

TFIIA и TFIIB являются двумя общими факторами, которые специфически и независимо взаимодействуют с TBP. TFIIA стабилизирует связывание TBP-ДНК и сильно способствует связыванию TFIID с ДНК через антирепрессивный механизм, конкурируя с N-концевым доменом TAF1 (TAND), который закупоривает поверхность связывания ДНК TBP, когда TFIID не связан с ДНК. TFIIA также может конкурировать с негативными регуляторными факторами Mot1 и NC2, способствуя связыванию TBP in vitro .

ТАФЫ ЯВЛЯЮТСЯ ОБЩИМИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯМИ ДВУХ КРУПНЫХ КОМПЛЕКСОВ

TAF функционируют при распознавании промотора, а также при позитивной и негативной регуляции транскрипции. Подмножество TAF обладает ДНК-связывающей активностью, и по крайней мере один TAF обладает способностью связывать ацетилированные нуклеосомы, протеинацетилазу и активность убиквитилирования. Ядро из 5 TAF обнаруживается как в TFIID, так и в комплексах ацетилаза/коактиватор.

ПОЛ II В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ

Субъединицы Pol II можно разделить на три перекрывающиеся категории: субъединицы корового домена, имеющие гомологичные аналоги в бактериальном Pol (Rpb1, 2, 3 и 11), субъединицы, общие для всех трех ядерных полимераз (Rpb5, 6, 8, 10 и 12) и субъединицы, специфичные для Pol II, но не существенные для элонгации транскрипции (rpb4, 7 и 9).

Структура Pol II: Pol II состоит из четырех подвижных элементов, называемых Core, Clamp, Shelf и Jaw Lobe, которые перемещаются относительно друг друга. Элемент Core составляет примерно половину массы Pol II и состоит в основном из субъединиц, общих для всех клеточных Pols. В центре фермента находится глубокая щель, куда входящая ДНК входит с одной стороны, а активный центр скрыт в основании. Эта щель образована всеми четырьмя подвижными элементами и наблюдается как в закрытой, так и в открытой конформациях фермента из 10 субъединиц. Элементы Shelf и Jaw Lobe перемещаются относительно мало и могут вращаться параллельно расщелине активного сайта. Элемент Clamp, соединенный с сердечником через набор гибких переключателей, перемещается с большим раскачивающим движением до 30 Å, открывая и закрывая щель.

Pol II CTD приспосабливается к партнеру по связыванию: Pol II подвергается регуляторному фосфорилированию и дефосфорилированию как часть цикла транскрипции с С-концевым доменом Rpb1 (CTD), мишенью этой модификации. CTD, уникальный для Pol II, содержит 25–52 повтора тандемно повторяющейся гептадной последовательности YSPTSPS, причем как Ser2, так и Ser5 являются сайтами фосфорилирования. CTD действует как платформа для сборки факторов, которые регулируют инициацию, элонгацию, терминацию транскрипции и процессинг мРНК. Новые структуры взаимодействий CTD с двумя разными партнерами по связыванию показали, что CTD, по-видимому, приспосабливается к своему партнеру по связыванию, принимая разные конформации. В одном исследовании был решен комплекс одной копии CTD с Ser2, 5-P, связанный с пептидилпролинизомеразой Pin1.

СБОРКА POL II С ТРАНСКРИПЦИОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Эти исследования показали, что механизм транскрипции активно взаимодействует с промоторной ДНК между положениями -43 и +24 по отношению к сайту начала транскрипции. Две субъединицы РНК Pol II (Rpb1 и 2) образуют обширные взаимодействия с ДНК на протяжении более 60 п.н. TFIIB и малая субъединица TFIIF (TFIIF$\beta$) оба взаимодействуют с ДНК по обе стороны от ТАТА, а большая субъединица TFIIF взаимодействует с ДНК ниже ТАТА. TFIIE взаимодействует с промоторной ДНК прямо перед сайтом начала транскрипции, в то время как субъединица хеликазы TFIIH взаимодействует ниже и, возможно, выше места начала транскрипции.

Pol II и TFIIF взаимодействуют на расширенной поверхности: TFIIF связывает Pol II как гетеромер и содержит две субъединицы, которые сохраняются у человека, насекомых и дрожжей, называемые Tfg1 и Tfg2 у дрожжей (Rap74 и Rap30 у людей). N-концы обеих консервативных субъединиц образуют домен димеризации, а С-концы обеих субъединиц представляют собой домены в виде крылатых спиралей. Структура Pol II только с субъединицей Tfg2 предполагает связывание Tfg2 с удлиненной областью зажима и связывание Tfg1 с Rpb4/7.

ОТКРЫТОЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ И САЙТ НАЧАЛА ТРАНСКРИПЦИИ

Выбор сайта начала транскрипции: на ТАТА-содержащих промоторах у позвоночных и дрозофилы сайт начала транскрипции расположен примерно на 30 п.н. ниже по течению от начала последовательности ТАТА. Модель, объясняющая сайт инициации транскрипции у высших эукариот, может заключаться в том, что связывание TFIIB как с Pol II, так и с промоторной ДНК устанавливает расстояние, необходимое для прохождения ДНК от сайта связывания TFIIB на Pol II к активному сайту фермента.

ССЫЛКА

Структура и механизм механизма транскрипции РНК-полимеразы II: Стивен Хан, 24 августа 2005 г.