Transkripční faktor II B - Transcription factor II B
Transkripční faktor II B (TFIIB) je obecný transkripční faktor který se podílí na tvorbě RNA polymeráza II preiniciační komplex (PIC)[4] a pomáhá při stimulaci transkripce zahájení. TFIIB je lokalizován na jádro a poskytuje platformu pro tvorbu PIC vazbou a stabilizací DNA-TBP (Protein vázající TATA ) komplex a náborem RNA polymerázy II a dalších transkripčních faktorů. Je kódován pomocí TFIIB gen,[5][6] a je homologní s archaeal transkripční faktor B a analogický k bakteriálnímu sigma faktory.[7]
Struktura
TFIIB je jediná 33kDa polypeptid skládající se z 316 aminokyseliny.[8]. TFIIB se skládá ze čtyř funkčních oblastí: C-terminál základní doména; linker B; čtečka B a amino terminál zinková stuha.
TFIIB dělá interakce protein-protein s Protein vázající TATA (TBP) podjednotka transkripční faktor IID,[9][10] a RPB1 podjednotka RNA polymeráza II.[10]
TFIIB je sekvenčně specifický interakce protein-DNA s B. rozpoznávací prvek (BRE), a promotorový prvek lemující Prvek TATA.[11][12].
Mechanismus účinku
Existuje šest kroků v mechanismu působení TFIIB při tvorbě PIC a iniciaci transkripce:[13]
- RNA polymeráza II se získává do DNA prostřednictvím jádra B TFIIB a pásu B.
- RNA polymeráza II odvíjí DNA za pomoci linkeru TFIIB B a čtečky B (tvorba otevřeného komplexu).
- RNA polymeráza II vybírá počáteční místo transkripce pomocí čtečky TFIIB B.
- RNA polymeráza II tvoří první fosfodiesterová vazba.
- RNA polymeráza II produkuje krátké neúspěšné přepisy kvůli střetům mezi rodící se RNA a smyčkou čtečky TFIIB B.
- Rozšíření rodící se RNA na 12-13 nukleotidů vede k vysunutí TFIIB v důsledku dalších střetů s TFIIB.
Interakce s RNA polymerázou II
Každá z funkčních oblastí TFIIB interaguje s různými částmi RNA polymerázy II. Aminoterminální pás B je umístěn na dokovací doméně RNA polymerázy II a zasahuje do štěrbiny směrem k aktivnímu místu. Prodloužením pásky B je čtečka B, která se rozšiřuje výstupním tunelem RNA do vazebného místa hybridu DNA-RNA a směrem k Aktivní stránky. Linker B je oblast mezi čtečkou B a jádrem B, která se nachází v rozštěpu RNA polymerázy II a pokračuje kormidlem a svinutou svinutou cívkou, dokud nedosáhne jádra C terminálu B, které se nachází nad stěnou RNA polymeráza II.[13][14]Čtečka B a linker B se skládají z vysoce konzervovaných zbytků, které jsou umístěny tunelem RNA polymerázy II směrem k aktivnímu místu a zajišťují těsnou vazbu bez těchto klíčových zbytků disociace dojde. Předpokládá se také, že tyto dvě domény upravují polohu některých flexibilnějších oblastí RNA polymerázy II, aby umožnily přesné umístění DNA a umožnily přidání nové NTP na rodící se řetězec RNA.[15]Po navázání RNA polymerázy II způsobí čtečka B a B linker mírné přemístění protruzní domény RNA polymerázy II, což umožňuje nezbytnou sekundu iont hořčíku vázat se na aktivním místě.[16] Tvoří beta list a uspořádanou smyčku, která pomáhá se stabilitou struktury při zahájení transkripce.[14]
Otevřené a uzavřené komplexy
Otevřená a uzavřená konformace se týká stavu DNA a toho, zda byl řetězec templátu v PIC oddělen od řetězce jiného než templátu. Místo, kde se DNA otevírá a vytváří bublinu, leží nad tunelem, který je lemován B-jádrem, B-linkerem a B-čtečkou, jakož i částmi RNA polymerázy II. Linker B je nalezen přímo zarovnaný s bodem, ve kterém se DNA otevírá[17] a v otevřeném komplexu se nachází mezi dvěma řetězci DNA, což naznačuje, že má roli v tavení promotoru, ale nemá roli v katalytické syntéze RNA. Ačkoli si TFIIB zachovává podobnou strukturu v obou konformacích, některé intramolekulární interakce mezi jádrem a čtečkou B jsou narušeny při otevření DNA.
Po roztavení DNA musí být iniciátor transkripce (Inr) umístěn na DNA, takže TSS může být identifikován RNA polymerázou II a transkripce může začít. To se provádí průchodem DNA 'templátovým tunelem' a DNA se skenuje, hledá Inr a umístí jej do polohy, která zajistí, že počáteční místo transkripce je umístěno na správném místě aktivním místem RNA polymerázy. Čtečka B TFIIB se nachází v tunelu šablony a je důležitá při lokalizaci Inr, mutace v čtečce B způsobují změnu TSS, a proto dochází k nesprávné transkripci[18] (ačkoli tvorba PIC a tání DNA stále probíhají). Droždí jsou zvláště dobrým příkladem tohoto srovnání, protože motiv kvasinek Inr má přísně konzervovaný A zbytek v poloze 28 a v modelu otevřeného komplexu lze nalézt doplňkový T zbytek ve šroubovici B čtečky. Když je tento T zbytek mutován, transkripce byla významně méně účinná s důrazem na roli čtenáře B.[13]
Dále se předpokládá, že smyčka čtečky B stabilizuje NTP v aktivním místě a díky své flexibilitě umožňuje nukleovým kyselinám zůstat v kontaktu během časné syntézy molekuly RNA (tj. Stabilizuje rostoucí hybrid RNA-DNA).
Uvolnění
Když transkript RNA dosáhne délky 7 nukleotidů, transkripce vstoupí do elongační fáze, jejíž začátek je charakterizován zhroucením bubliny DNA a vysunutím TFIIB.[13] To je považováno za důvod, protože rodící se RNA se střetává s helixem B linkeru, když je dlouhý 6 bází a při dalším prodloužení na 12-13 bází se střetne s B-čtečkou a B-páskou, což vede k disociaci.[16] DNA duplex také naráží na B linker nad kormidlem (způsobený převinutím DNA do dvojité šroubovice).
Fosforylace
TFIIB je fosforylovaný na serin 65, který se nachází v doméně čtečky B. Bez této fosforylace nedojde k iniciaci transkripce. Bylo navrženo, že obecný transkripční faktor TFIIH mohl fungovat jako kináza pro tuto fosforylaci je třeba více důkazů. Ačkoli TFIIB neprochází s komplexem RNA polymerázy II podél DNA během prodloužení, bylo nedávno navrženo, že má roli v genové smyčce, která spojuje promotor s terminátorem genu.[19] nedávný výzkum však ukázal, že vyčerpání TFIIB není pro buňky smrtelné a hladiny transkripce nejsou významně ovlivněny.[20] Je to proto, že více než 90% savčí promotéři neobsahují a BRE (Rozpoznávací prvek B) nebo TATA box sekvence, které jsou potřebné pro vazbu TFIIB. Kromě toho bylo prokázáno, že hladiny TFIIB kolísají v různých typech buněk a v různých bodech buněčný cyklus, podporující důkaz, že není vyžadován pro veškerou transkripci RNA polymerázy II. Genová smyčka závisí na interakci mezi fosforylovanými serinovými zbytky nacházejícími se na C terminální doméně RNA polymerázy II a polyadenylačními faktory. TFIIB je nutný pro interakci promotorů s nimi polyadenylace faktory, jako SSu72 a CstF-64. Rovněž bylo navrženo, že jak tvorba genové smyčky, tak kolaps bubliny DNA jsou výsledkem fosforylace TFIIB; není však jasné, zda je tato tvorba genové smyčky příčinou nebo důsledkem iniciace transkripce.
Podobnosti v jiných transkripčních komplexech
RNA polymeráza III používá velmi podobný faktor jako TFIIB zvaný Brf (faktor související s TFIIB), který také obsahuje konzervovanou zinkovou pásku a C terminální jádro. Struktura se však liší ve flexibilnější oblasti linkeru, i když Brf stále obsahuje vysoce konzervované sekvence ve stejných pozicích, v nichž se nacházejí čtečka B a linker B. Tyto konzervované oblasti pravděpodobně vykonávají podobné funkce jako domény v TFIIB. RNA polymeráza I nepoužívá faktor podobný TFIIB; předpokládá se však, že stejnou funkci plní další neznámý faktor.[21]V TFIIB neexistuje žádný přímý homolog bakteriální systémy ale existují proteiny, které vážou bakteriální polymerázu podobným způsobem bez sekvenční podobnosti. Zejména bakteriální protein σ70[13] obsahuje domény, které vážou polymerázu ve stejných bodech jako B-linker, B-páska a B-jádro. To je zvláště patrné v oblasti σ 3 a spojovací oblasti oblasti 4, které by mohly stabilizovat DNA v aktivním místě polymerázy.[22]
Klinický význam
Antivirová aktivita
Nedávné studie ukázaly, že snížené hladiny TFIIB neovlivňují hladiny transkripce v buňkách, předpokládá se to částečně, protože více než 90% savčích promotorů neobsahuje BRE nebo TATA box. Ukázalo se však, že TFIIB je pro in vitro transkripce a regulace virus herpes simplex. Předpokládá se, že je to kvůli podobnosti, kterou musí TFIIB mít s cyklinem A. Aby se podrobila replikace viry často zastavují progresi hostitelských buněk buněčným cyklem pomocí cyklinů a dalších proteinů. Protože TFIIB má podobnou strukturu jako cyklin A, předpokládá se, že snížené hladiny TFIIB mohou mít antivirové účinky.[20]
Neurodegenerace
Studie prokázaly, že vazba TFIIB na TBP je ovlivněna délkou polyglutaminový trakt v TBP. Rozšířené polyglutaminové trakty, jako jsou ty, které se nacházejí v neurodegenerativní onemocnění způsobit zvýšenou interakci s TFIIB.[23] Předpokládá se, že to ovlivňuje transkripci u těchto onemocnění, protože to snižuje dostupnost TFIIB pro další promotory v mozek protože TFIIB místo toho interaguje s expandovanými polyglutaminovými trakty.
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000137947 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ Lewin, Benjamin (2004). Geny VIII. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. str.636 –637. ISBN 0-13-144946-X.
- ^ Ha I, Lane WS, Reinberg D (srpen 1991). "Klonování lidského genu kódujícího obecný transkripční iniciační faktor IIB". Příroda. 352 (6337): 689–95. Bibcode:1991Natur.352..689H. doi:10.1038 / 352689a0. PMID 1876184. S2CID 4267950.
- ^ Heng HH, Xiao H, Shi XM, Greenblatt J, Tsui LC (leden 1994). „Geny kódující obecné iniciační faktory pro transkripci RNA polymerázy II jsou rozptýleny v lidském genomu“. Lidská molekulární genetika. 3 (1): 61–4. doi:10,1093 / hmg / 3,1,61. PMID 8162052.
- ^ Burton SP, Burton ZF (2014). „Záhada σ: bakteriální faktory σ, archaální TFB a eukaryotický TFIIB jsou homology“. Transkripce. 5 (4): e967599. doi:10.4161/21541264.2014.967599. PMC 4581349. PMID 25483602.
- ^ Tubon TC, Tansey WP, Herr W (duben 2004). „Nekonzervovaný povrch domény zinkové pásky TFIIB hraje přímou roli při náboru RNA polymerázy II“. Molekulární a buněčná biologie. 24 (7): 2863–74. doi:10.1128 / mcb.24.7.2863-2874.2004. PMC 371104. PMID 15024075.
- ^ Tang H, Sun X, Reinberg D, Ebright RH (únor 1996). „Interakce protein-protein při iniciaci eukaryotické transkripce: struktura preiniciačního komplexu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 93 (3): 1119–24. Bibcode:1996PNAS ... 93.1119T. doi:10.1073 / pnas.93.3.1119. PMC 40041. PMID 8577725.
- ^ A b Bushnell DA, Westover KD, Davis RE, Kornberg RD (Únor 2004). "Strukturální základ transkripce: RNA polymeráza II-TFIIB kokrystal při 4,5 Angstromu". Věda. 303 (5660): 983–8. Bibcode:2004Sci ... 303..983B. doi:10.1126 / science.1090838. PMID 14963322. S2CID 36598301.
- ^ Lagrange T, Kapanidis AN, Tang H, Reinberg D, Ebright RH (leden 1998). „Nový prvek promotoru jádra v transkripci závislé na RNA polymeráze II: sekvenčně specifická vazba DNA transkripčním faktorem IIB“. Geny a vývoj. 12 (1): 34–44. doi:10.1101 / gad.12.1.34. PMC 316406. PMID 9420329.
- ^ Littlefield O, Korkhin Y, Sigler PB (listopad 1999). „Strukturální základna pro orientovanou montáž komplexu TBP / TFB / promotor“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 96 (24): 13668–73. Bibcode:1999PNAS ... 9613668L. doi:10.1073 / pnas.96.24.13668. PMC 24122. PMID 10570130.
- ^ A b C d E Kostrewa D, Zeller ME, Armache KJ, Seizl M, Leike K, Thomm M, Cramer P (listopad 2009). "Struktura RNA polymerázy II-TFIIB a mechanismus iniciace transkripce". Příroda. 462 (7271): 323–30. Bibcode:2009 Natur.462..323K. doi:10.1038 / nature08548. hdl:11858 / 00-001M-0000-0015-8570-1. PMID 19820686. S2CID 205218821.
- ^ A b Sainsbury S, Niesser J, Cramer P (leden 2013). "Struktura a funkce původně transkripčního komplexu RNA polymeráza II-TFIIB". Příroda. 493 (7432): 437–40. Bibcode:2013Natur.493..437S. doi:10.1038 / příroda 11715. hdl:11858 / 00-001M-0000-0015-3C83-A. PMID 23151482. S2CID 1711913.
- ^ Weinzierl RO, Wiesler SC (2011). "Odhalení funkcí TFIIB". Transkripce. 2 (6): 254–7. doi:10,4161 / trns. 2.6.68076. PMC 3265785. PMID 22223047.
- ^ A b Grünberg S, Hahn S (prosinec 2013). „Strukturální pohledy na iniciaci transkripce RNA polymerázou II“. Trendy v biochemických vědách. 38 (12): 603–11. doi:10.1016 / j.tibs.2013.09.002. PMC 3843768. PMID 24120742.
- ^ He Y, Fang J, Taatjes DJ, Nogales E (březen 2013). „Strukturální vizualizace klíčových kroků při zahájení transkripce člověka“. Příroda. 495 (7442): 481–6. Bibcode:2013Natur.495..481H. doi:10.1038 / příroda11991. PMC 3612373. PMID 23446344.
- ^ Lee TI, Young RA (2000). "Transkripce genů kódujících eukaryotický protein". Výroční přehled genetiky. 34: 77–137. doi:10.1146 / annurev.genet.34.1.77. PMID 11092823.
- ^ Wang Y, Roberts SG (listopad 2010). „Nové poznatky o roli TFIIB při zahájení transkripce“. Transkripce. 1 (3): 126–129. doi:10,4161 / trns.1.3.12900. PMC 3023571. PMID 21326885.
- ^ A b Gelev V, Zabolotny JM, Lange M, Hiromura M, Yoo SW, Orlando JS, Kushnir A, Horikoshi N, Paquet E, Bachvarov D, Schaffer PA, Usheva A (2014). „Nové paradigma pro funkci transkripčního faktoru TFIIB“. Vědecké zprávy. 4: 3664. Bibcode:2014NatSR ... 4E3664G. doi:10.1038 / srep03664. PMC 3895905. PMID 24441171.
- ^ Hahn S (listopad 2009). "Strukturní biologie: Nové počátky transkripce". Příroda. 462 (7271): 292–3. Bibcode:2009 Natur.462..292H. doi:10.1038 / 462292a. PMID 19924201. S2CID 205051031.
- ^ Liu X, Bushnell DA, Kornberg RD (prosinec 2011). „Zámek a klíč k transkripci: interakce σ-DNA“. Buňka. 147 (6): 1218–9. doi:10.1016 / j.cell.2011.11.033. PMID 22153066.
- ^ Friedman MJ, Shah AG, Fang ZH, Ward EG, Warren ST, Li S, Li XJ (prosinec 2007). „Polyglutaminová doména moduluje interakci TBP-TFIIB: důsledky pro její normální funkci a neurodegeneraci“. Přírodní neurovědy. 10 (12): 1519–28. doi:10.1038 / nn2011. PMID 17994014. S2CID 8776470.
externí odkazy
- Přepis + faktor + TFIIB v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- FactorBook GTF2B
- Přehled všech strukturálních informací dostupných v PDB pro UniProt: Q00403 (Faktor iniciace transkripce IIB) na PDBe-KB.