Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о генетике. Для использования в других целях, см Терминатор (значения) .

В генетике , A терминатор транскрипции представляет собой участок нуклеиновой кислоты последовательности , что метки конца гена или оперона в геномной ДНК в процессе транскрипции . Эта последовательность опосредует терминацию транскрипции, обеспечивая сигналы во вновь синтезированной РНК транскрипции, которые запускают процессы, высвобождающие РНК транскрипции из транскрипционного комплекса . Эти процессы включают прямое взаимодействие вторичной структуры мРНК с комплексом и / или косвенную активность задействованных факторов терминации . Высвобождение транскрипционного комплекса освобождаетРНК-полимераза и связанный с ней транскрипционный аппарат для начала транскрипции новых мРНК.

У прокариот [ править ]

Упрощенная схема механизмов терминации транскрипции прокариот. При Rho-независимой терминации на формирующейся мРНК образуется терминальная шпилька, взаимодействующая с белком NusA, чтобы стимулировать высвобождение транскрипта из комплекса РНК-полимеразы (вверху). При Rho-зависимой терминации белок Rho связывается в восходящем участке рут, перемещается вниз по мРНК и взаимодействует с комплексом РНК-полимеразы, чтобы стимулировать высвобождение транскрипта.

Два класса терминаторов транскрипции, Rho-зависимые и Rho-независимые, были идентифицированы во всех прокариотических геномах. Эти широко распространенные последовательности ответственны за запуск конца транскрипции после нормального завершения транскрипции гена или оперона , опосредуют раннюю терминацию транскриптов в качестве средства регуляции, такого как наблюдаемое при аттенуации транскрипции , и гарантируют завершение беглых транскрипционных комплексов, которые управляют чтобы случайно уйти от прежних терминаторов, что предотвращает ненужные затраты энергии для клетки.

Ро-зависимые терминаторы [ править ]

Rho-зависимым терминаторам транскрипции требуется большой белок, называемый Rho-фактором, который проявляет активность РНК- геликазы для разрушения транскрипционного комплекса мРНК-ДНК-РНК-полимераза. Rho-зависимые терминаторы обнаружены у бактерий и фагов . Rho-зависимый терминатор находится ниже стоп-кодонов трансляции и состоит из неструктурированной, богатой цитозином последовательности на мРНК, известной как сайт утилизации Rho ( rut ), для которой не была идентифицирована консенсусная последовательность, и нижестоящей точки остановки транскрипции ( ч . л. ). гонслужит сайтом загрузки мРНК и активатором Rho; Активация позволяет Rho эффективно гидролизовать АТФ и перемещаться по мРНК, сохраняя при этом контакт с участком колеи. Rho способен догнать РНК-полимеразу, потому что она останавливается на нижних участках tsp . Несколько различных последовательностей могут функционировать как сайт tsp. [1] Контакт между Rho и комплексом РНК-полимеразы стимулирует диссоциацию транскрипционного комплекса посредством механизма, включающего аллостерические эффекты Rho на РНК-полимеразу. [2] [3]

Ро-независимые терминаторы [ править ]

Внутренние терминаторы транскрипции или Rho-независимые терминаторы требуют образования самоотжигающейся шпилечной структуры на удлиненном транскрипте, что приводит к разрушению тройного комплекса мРНК-ДНК-РНК-полимераза . Последовательность терминатора в ДНК содержит GC-богатую область диадной симметрии из 20 пар оснований, за которой следует короткий поли-A-тракт или «A-отрезок», который транскрибируется с образованием концевой шпильки и 7-9 нуклеотидного «U-тракта» соответственно. Предполагается, что механизм терминации происходит за счет комбинации прямого стимулирования диссоциации через аллостерические эффекты.взаимодействия шпильки с РНК-полимеразой и «конкурентной кинетики». Образование шпильки вызывает остановку и дестабилизацию РНК-полимеразы, что приводит к большей вероятности того, что диссоциация комплекса будет происходить в этом месте из-за увеличения времени, проведенного в паузе в этом месте, и снижения стабильности комплекса. [4] [5] Кроме того, фактор белка элонгации NusA взаимодействует с РНК-полимеразой и структурой шпильки, чтобы стимулировать терминацию транскрипции. [6]

У эукариот [ править ]

При эукариотической транскрипции мРНК сигналы терминатора распознаются белковыми факторами, которые связаны с РНК-полимеразой II и запускают процесс терминации. Как только сигналы поли-А транскрибируются в мРНК, белок расщепления и фактор специфичности полиаденилирования (CPSF) и фактор стимуляции расщепления (CstF) переносятся из карбоксильного концевого домена РНК-полимеразы II в сигнал поли-А. Затем эти два фактора привлекают другие белки к сайту для расщепления транскрипта, освобождая мРНК из комплекса транскрипции, и добавляют строку из примерно 200 А-повторов к 3'-концу мРНК в процессе, известном как полиаденилирование.. Во время этих этапов обработки РНК-полимераза продолжает транскрибировать от нескольких сотен до нескольких тысяч оснований и в конечном итоге диссоциирует от ДНК и транскрипта ниже по неясному механизму; Существуют две основные модели этого события, известные как торпедная и аллостерическая модели. [7] [8]

Модель торпеды [ править ]

После того, как мРНК завершена и отщеплена по сигнальной последовательности поли-А, оставшаяся (остаточная) цепь РНК остается связанной с матрицей ДНК и звеном РНК-полимеразы II , продолжая транскрибировать. После этого расщепления так называемая экзонуклеаза связывается с остаточной цепью РНК и удаляет только что транскрибированные нуклеотиды по одному (также называемое «деградацией» РНК), двигаясь к связанной РНК-полимеразе II. Эта экзонуклеаза - XRN2.(5'-3 'экзорибонуклеаза 2) у человека. Эта модель предполагает, что XRN2 продолжает деградировать не кэпированную остаточную РНК с 5 'до 3', пока не достигнет единицы pol II РНК. Это заставляет экзонуклеазу «отталкивать» блок pol II РНК, когда он движется мимо нее, прекращая транскрипцию, а также очищая остаточную цепь РНК.

Подобно Rho-зависимой терминации, XRN2 запускает диссоциацию РНК-полимеразы II, либо выталкивая полимеразу из ДНК-матрицы, либо вытягивая матрицу из РНК-полимеразы. [9] Механизм, с помощью которого это происходит, остается неясным, однако, его считают, что он не является единственной причиной диссоциации. [10]

Чтобы защитить транскрибируемую мРНК от деградации экзонуклеазой, к цепи добавляется 5'-кэп . Это модифицированный гуанин, добавленный в переднюю часть мРНК, который предотвращает связывание экзонуклеазы и разрушение цепи РНК. 3'- поли (A) хвост добавляется к концу цепи мРНК для защиты также от других экзонуклеаз.

Аллостерическая модель [ править ]

Аллостерическая модель предполагает, что терминация происходит из-за структурного изменения единицы РНК-полимеразы после связывания или потери некоторых из связанных с ней белков, заставляя ее отсоединяться от цепи ДНК после сигнала. [8] Это происходит после того, как блок РНК pol II транскрибирует сигнальную последовательность поли-А, которая действует как сигнал терминатора.

РНК-полимераза обычно способна эффективно транскрибировать ДНК в одноцепочечную мРНК. Однако при транскрипции сигналов поли-А на матрице ДНК в РНК-полимеразе индуцируется конформационный сдвиг из-за предполагаемой потери ассоциированных белков из ее карбоксильного концевого домена . Это изменение конформации снижает процессивность РНК-полимеразы, делая фермент более склонным к диссоциации от его ДНК-РНК-субстрата. В этом случае терминация не завершается деградацией мРНК, а вместо этого опосредуется ограничением эффективности элонгации РНК-полимеразы и, таким образом, повышением вероятности диссоциации полимеразы и завершения текущего цикла транскрипции. [7]

См. Также [ править ]

  • Кодон терминации
  • Фактор прекращения
  • Терминаторный ген
  • Транскрипция (генетика)

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Richardson, JP (1996). «Rho-зависимое прекращение транскрипции регулируется в первую очередь вышестоящими последовательностями использования Rho (rut) терминатора» . Журнал биологической химии . 271 (35): 21597–21603. DOI : 10.1074 / jbc.271.35.21597 . ISSN  0021-9258 . PMID  8702947 .
  2. ^ Ciampi, MS. (Сентябрь 2006 г.). «Rho-зависимые терминаторы и терминация транскрипции» . Микробиология . 152 (Pt 9): 2515–28. DOI : 10.1099 / mic.0.28982-0 . PMID 16946247 . 
  3. ^ Эпштейн, В; Dutta, D; Уэйд, Дж; Nudler, E (14 января 2010 г.). «Аллостерический механизм Rho-зависимой терминации транскрипции» . Природа . 463 (7278): 245–9. DOI : 10,1038 / природа08669 . PMC 2929367 . PMID 20075920 .  
  4. ^ фон Хиппель, PH (1998). «Интегрированная модель комплекса транскрипции в удлинении, окончании и редактировании» . Наука . 281 (5377): 660–665. DOI : 10.1126 / science.281.5377.660 . PMID 9685251 . S2CID 11046390 .  
  5. ↑ Гусаров, Иван; Нудлер, Евгений (1999). «Механизм внутренней терминации транскрипции». Молекулярная клетка . 3 (4): 495–504. DOI : 10.1016 / S1097-2765 (00) 80477-3 . ISSN 1097-2765 . PMID 10230402 .  
  6. ^ Сантанджело, TJ .; Арцимович И. (май 2011 г.). «Прерывание и антитерминация: РНК-полимераза проходит через знак остановки» . Nat Rev Microbiol . 9 (5): 319–29. DOI : 10.1038 / nrmicro2560 . PMC 3125153 . PMID 21478900 .  
  7. ^ a b Уотсон, Дж. (2008). Молекулярная биология гена . Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. С. 410–411. ISBN 978-0-8053-9592-1.
  8. ^ a b Розонина, Эмануэль; Канеко, Сюзо; Мэнли, Джеймс Л. (01.05.2006). «Прерывание стенограммы: расстаться тяжело» . Гены и развитие . 20 (9): 1050–1056. DOI : 10,1101 / gad.1431606 . ISSN 0890-9369 . PMID 16651651 .  
  9. ^ Луо, Вт .; Бартли Д. (2004). "Рибонуклеолитическая крыса торпедирует РНК-полимеразу II" . Cell . 119 (7): 911–914. DOI : 10.1016 / j.cell.2004.11.041 . PMID 15620350 . 
  10. ^ Ло, Вэйфэй; Джонсон, Арлен В .; Бентли, Дэвид Л. (15 апреля 2006 г.). «Роль Rat1 в соединении процессинга 3'-конца мРНК с терминацией транскрипции: значение для единой модели аллостерической торпеды» . Гены и развитие . 20 (8): 954–965. DOI : 10,1101 / gad.1409106 . ISSN 0890-9369 . PMC 1472303 . PMID 16598041 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Терминатор + последовательность в заголовках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)