Terminátor (genetika) - Terminator (genetics)

Tento článek je o genetice. Pro další použití viz Terminátor (disambiguation).

v genetika, a terminátor transkripce je část nukleová kyselina sekvence, která označuje konec a gen nebo operon v genomové DNA v průběhu transkripce. Tato sekvence zprostředkovává transkripční ukončení poskytováním signálů v nově syntetizované transkripční RNA, které spouští procesy, které uvolňují transkriptovou RNA z transkripční komplex. Tyto procesy zahrnují přímou interakci Sekundární struktura mRNA s komplexními a / nebo nepřímými aktivitami rekrutovaných faktory ukončení. Uvolnění transkripčního komplexu RNA polymeráza a související transkripční aparát pro zahájení transkripce nových mRNA.

U prokaryot

Zjednodušená schémata mechanismů prokaryotického transkripčního zakončení. Při Rho-nezávislé terminaci se na rodící se mRNA tvoří zakončovací vlásenka, která interaguje s proteinem NusA a stimuluje uvolňování transkriptu z komplexu RNA polymerázy (nahoře). V Rho-dependentní terminaci se protein Rho váže na místo před rutinou, translokuje dolů mRNA a interaguje s komplexem RNA polymerázy, aby stimuloval uvolnění transkriptu.

V celém průběhu byly identifikovány dvě třídy terminátorů transkripce, Rho-dependentní a Rho-nezávislé prokaryotický genomy. Tyto široce distribuované sekvence jsou odpovědné za spuštění konce transkripce po normálním dokončení genu nebo operon transkripce, zprostředkující předčasné ukončení transkriptů jako regulační prostředek, jaký je pozorován v transkripční útlum, a zajistit ukončení uprchlých transkripčních komplexů, kterým se náhodou podaří uniknout dřívějším terminátorům, což zabrání zbytečnému výdeji energie pro buňku.

Rho závislé terminátory

Terminátory transkripce závislé na Rho vyžadují velký protein zvaný a Rho faktor který vykazuje RNA helikáza aktivita k narušení transkripčního komplexu mRNA-DNA-RNA polymerázy. Terminátory závislé na Rho se nacházejí v bakterie a fágy. Rho-dependentní terminátor se vyskytuje po proudu od translačního stop kodony a sestává z nestrukturované sekvence bohaté na cytosin na mRNA známé jako a Místo využití Rho (říje) pro které nebyla identifikována konsensuální sekvence a koncový bod transkripce po směru (lžička). The říje slouží jako místo pro načítání mRNA a jako aktivátor pro Rho; aktivace umožňuje Rho účinně hydrolyzovat ATP a translokuje dolů mRNA, zatímco udržuje kontakt s místem rutiny. Rho je schopen dohnat RNA polymerázu, protože se zastavuje na dolním toku lžička stránky. Několik různých sekvencí může fungovat jako stránka tsp.[1] Kontakt mezi Rho a komplexem RNA polymerázy stimuluje disociaci transkripčního komplexu prostřednictvím mechanismu zahrnujícího alosterické účinky Rho na RNA polymeráze.[2][3]

Rho nezávislé terminátory

Vnitřní terminátory transkripce nebo Rho-nezávislé terminátory vyžadují vytvoření a samo žíhání sponka do vlasů struktura na prodlužujícím se přepisu, což má za následek narušení ternární komplex mRNA-DNA-RNA polymeráza. Terminátorová sekvence v DNA obsahuje oblast GC bohatou na 20 párů bází dyadová symetrie následovaný krátkým poly-A traktem nebo „úsekem“, který je transkribován za vzniku zakončení vlásenky a 7–9 nukleotidového „traktu“. Předpokládá se, že mechanismus ukončení nastane kombinací přímé podpory disociace prostřednictvím alosterické účinky interakcí vlásenky s RNA polymerázou a „kompetitivní kinetiky“. Tvorba vlásenky způsobuje zastavení a destabilizaci RNA polymerázy, což vede k větší pravděpodobnosti, že v daném místě dojde k disociaci komplexu v důsledku zvýšeného času pozastaveného v tomto místě a snížené stability komplexu.[4][5]Kromě toho elongační proteinový faktor NusA interaguje s RNA polymerázou a vlásenkovou strukturou, aby stimuloval transkripční ukončení.[6]

U eukaryot

v eukaryotický transkripce mRNA, jsou terminátorové signály rozpoznávány podle proteinových faktorů, které jsou spojeny s RNA polymeráza II a které spouští proces ukončení. Jakmile jsou poly-A signály transkribovány do mRNA, proteinů faktor štěpení a polyadenylační specificity (CPSF) a faktor stimulace štěpení (CstF) převod z karboxylový terminál doména RNA polymerázy II na signál poly-A. Tyto dva faktory poté navádějí na místo další proteiny, aby štěpily transkript, uvolnily mRNA z transkripčního komplexu a přidaly řetězec asi 200 A-opakování na 3 'konec mRNA v procesu známém jako polyadenylace. Během těchto kroků zpracování RNA polymeráza pokračuje v transkripci několika stovek až několika tisíc bází a nakonec se nejasným mechanismem disociuje z DNA a následného transkriptu; pro tuto událost existují dva základní modely známé jako torpédo a alosterické modely.[7][8]

Model torpéda

Poté, co je mRNA dokončena a odštěpena na signální sekvenci poly-A, zbývající (zbytkový) řetězec RNA zůstane navázán na templát DNA a RNA polymeráza II jednotka, pokračuje v přepisu. Po tomto štěpení tzv exonukleáza váže se na zbytkový řetězec RNA a odstraňuje po jednom čerstvě transkribované nukleotidy (nazývané také „degradující“ RNA) a pohybuje se směrem k navázané RNA polymeráze II. Tato exonukleáza je XRN2 (5'-3 'exoribonukleáza 2) u lidí. Tento model navrhuje, aby XRN2 pokračoval v degradaci nezakryté zbytkové RNA z 5 'na 3', dokud nedosáhne jednotky RNA pol II. To způsobí, že exonukleáza „odstrčí“ jednotku RNA pol II, když se kolem ní pohybuje, ukončí transkripci a zároveň vyčistí zbytkový řetězec RNA.

Podobně jako u Rho-dependentní terminace, XRN2 spouští disociaci RNA polymerázy II buď vytlačením polymerázy z templátu DNA nebo vytáhnutím templátu z RNA polymerázy.[9] Mechanismus, kterým se to stane, však zůstává nejasný a bylo zpochybněno, aby nebyl jedinou příčinou disociace.[10]

Za účelem ochrany transkribované mRNA před degradací exonukleázou, a 5 'čepice se přidá k řetězci. Jedná se o modifikovaný guanin přidaný k přední části mRNA, který brání exonukleáze ve vazbě a degradaci řetězce RNA. A 3 ' poly (A) ocas je přidán na konec řetězce mRNA pro ochranu také před jinými exonukleázami.

Allosterický model

Alosterický model naznačuje, že k ukončení dochází v důsledku strukturální změny jednotky RNA polymerázy po navázání nebo ztrátě některých jejích asociovaných proteinů, čímž se po signálu oddělí od řetězce DNA.[8] K tomu by došlo poté, co jednotka RNA pol II přepsala signální sekvenci poly-A, která funguje jako terminátorový signál.

RNA polymeráza je normálně schopná účinně transkribovat DNA na jednořetězcovou mRNA. Avšak po přepisu přes poly-A signály na templátu DNA je vyvolán konformační posun v RNA polymeráze z navrhované ztráty asociovaných proteinů z jeho koncová doména karboxylové skupiny. Tato změna konformace redukuje RNA polymerázy procesivita čímž je enzym náchylnější k disociaci od substrátu DNA-RNA. V tomto případě není ukončení ukončeno degradací mRNA, ale je zprostředkováno omezením účinnosti prodloužení RNA polymerázy a tím zvýšením pravděpodobnosti, že polymeráza disociuje a ukončí svůj současný cyklus transkripce.[7]

Viz také

Reference

  1. ^ Richardson, J. P. (1996). „Ukončení transkripce závislé na Rho je primárně řízeno sekvencemi terminátoru Využití (rutiny) proti proudu“. Journal of Biological Chemistry. 271 (35): 21597–21603. doi:10.1074 / jbc.271.35.21597. ISSN  0021-9258. PMID  8702947.
  2. ^ Ciampi, MS. (Září 2006). „Terminátory závislé na Rho a ukončení transkripce“. Mikrobiologie. 152 (Pt 9): 2515–28. doi:10.1099 / mic.0.28982-0. PMID  16946247.
  3. ^ Epshtein, V; Dutta, D; Wade, J; Nudler, E (14. ledna 2010). „Alosterický mechanismus ukončení transkripce závislé na Rho“. Příroda. 463 (7278): 245–9. doi:10.1038 / nature08669. PMC  2929367. PMID  20075920.
  4. ^ von Hippel, P. H. (1998). „Integrovaný model transkripčního komplexu při prodloužení, ukončení a úpravách“. Věda. 281 (5377): 660–665. doi:10.1126 / science.281.5377.660. PMID  9685251. S2CID  11046390.
  5. ^ Gusarov, Ivan; Nudler, Evgeny (1999). "Mechanismus ukončení vnitřní transkripce". Molekulární buňka. 3 (4): 495–504. doi:10.1016 / S1097-2765 (00) 80477-3. ISSN  1097-2765. PMID  10230402.
  6. ^ Santangelo, TJ .; Artsimovitch, I. (květen 2011). „Ukončení a antiterminace: RNA polymeráza má stopku“. Nat Rev Microbiol. 9 (5): 319–29. doi:10.1038 / nrmicro2560. PMC  3125153. PMID  21478900.
  7. ^ A b Watson, J. (2008). Molekulární biologie genu. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 410–411. ISBN  978-0-8053-9592-1.
  8. ^ A b Rosonina, Emanuel; Kaneko, Syuzo; Manley, James L. (01.05.2006). „Ukončení přepisu: rozchod je těžké udělat“. Geny a vývoj. 20 (9): 1050–1056. doi:10.1101 / gad.1431606. ISSN  0890-9369. PMID  16651651.
  9. ^ Luo, W .; Bartley D. (2004). „Ribonukleolytická krysa torpéda RNA polymeráza II“. Buňka. 119 (7): 911–914. doi:10.1016 / j.cell.2004.11.041. PMID  15620350.
  10. ^ Luo, Weifei; Johnson, Arlen W .; Bentley, David L. (2006-04-15). „Role Rat1 ve vazbě mRNA 3′-endového zpracování na ukončení transkripce: důsledky pro jednotný alostericko-torpédový model“. Geny a vývoj. 20 (8): 954–965. doi:10.1101 / gad.1409106. ISSN  0890-9369. PMC  1472303. PMID  16598041.

externí odkazy