Терминатор (генетика) - Terminator (genetics)

Эта статья о генетике. Для использования в других целях см. Терминатор (значения).

В генетика, а терминатор транскрипции это раздел нуклеиновая кислота последовательность, которая отмечает конец ген или же оперон в геномном ДНК в течение транскрипция. Эта последовательность опосредует терминацию транскрипции, обеспечивая сигналы во вновь синтезированной РНК транскрипции, которые запускают процессы, которые высвобождают РНК транскрипции из транскрипционный комплекс. Эти процессы включают прямое взаимодействие вторичная структура мРНК со сложной и / или косвенной деятельностью вербованных факторы завершения. Высвобождение транскрипционного комплекса освобождает РНК-полимераза и соответствующий транскрипционный аппарат для начала транскрипции новых мРНК.

У прокариот

Упрощенная схема механизмов терминации транскрипции прокариот. При Rho-независимой терминации на формирующейся мРНК формируется терминальная шпилька, взаимодействующая с белком NusA, чтобы стимулировать высвобождение транскрипта из комплекса РНК-полимеразы (вверху). При Rho-зависимой терминации белок Rho связывается в верхнем 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 повсеместно. прокариотический геномы. Эти широко распространенные последовательности отвечают за запуск конца транскрипции при нормальном завершении гена или оперон транскрипция, опосредующая раннее завершение транскриптов как средство регуляции, такое как наблюдаемое в ослабление транскрипции, и гарантировать прекращение беглых транскрипционных комплексов, которым удается случайно ускользнуть от ранних терминаторов, что предотвращает ненужные затраты энергии для клетки.

Ро-зависимые терминаторы

Rho-зависимым терминаторам транскрипции требуется большой белок, называемый Ро фактор который показывает РНК геликаза активность по разрушению транскрипционного комплекса мРНК-ДНК-РНК-полимераза. Rho-зависимые терминаторы встречаются в бактерии и фаги. Rho-зависимый терминатор находится ниже трансляционного стоп-кодоны и состоит из неструктурированной, богатой цитозином последовательности мРНК, известной как Сайт утилизации ро (колея), для которой не была идентифицирована консенсусная последовательность, и нижележащая точка остановки транскрипции (чайная ложка). В колея служит сайтом загрузки мРНК и активатором Rho; активация позволяет Rho эффективно гидролизовать АТФ и перемещать мРНК вниз, пока она поддерживает контакт с участком колеи. Rho способен догнать РНК-полимеразу, потому что она останавливается в нижнем течении чайная ложка места. 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-полимеразе.[2][3]

Ро-независимые терминаторы

Терминаторы внутренней транскрипции или Rho-независимые терминаторы требуют формирования самоотжиг заколка для волос структуры на удлиненном транскрипте, что приводит к нарушению тройной комплекс мРНК-ДНК-РНК-полимераза. Последовательность терминатора в ДНК содержит GC-богатую область из 20 пар оснований. симметрия диады за которым следует короткий поли-А тракт или «участок А», который транскрибируется с образованием концевой шпильки и 7–9 нуклеотидного «U тракта» соответственно. Предполагается, что механизм терминации происходит за счет комбинации прямого продвижения диссоциации через аллостерические эффекты взаимодействий шпильки связывания 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

В эукариотический транскрипция мРНК, сигналы терминатора распознаются белковыми факторами, которые связаны с РНК-полимераза II и которые запускают процесс завершения. После того, как сигналы поли-А транскрибируются в мРНК, белки фактор специфичности расщепления и полиаденилирования (CPSF) и фактор стимуляции расщепления (CstF) перевод из карбоксильный терминал домен РНК-полимеразы II к сигналу поли-А. Затем эти два фактора привлекают другие белки к сайту для расщепления транскрипта, освобождая мРНК из комплекса транскрипции и добавляя строку из примерно 200 А-повторов к 3'-концу мРНК в процессе, известном как полиаденилирование. Во время этих этапов процессинга РНК-полимераза продолжает транскрибировать от нескольких сотен до нескольких тысяч оснований и в конечном итоге диссоциирует от ДНК и транскрипта ниже по неясному механизму; Есть две основные модели этого события, известные как торпедная и аллостерическая модели.[7][8]

Модель торпеды

После того, как мРНК завершена и отщеплена по сигнальной последовательности поли-А, оставшаяся (остаточная) цепь РНК остается связанной с матрицей ДНК и РНК-полимераза II единица, продолжая расшифровку. После этого расщепления возникло так называемое экзонуклеаза связывается с остаточной цепью РНК и удаляет только что транскрибированные нуклеотиды по одному (также называемое «деградацией» РНК), перемещаясь к связанной РНК-полимеразе II. Эта экзонуклеаза XRN2 (5'-3 'Экзорибонуклеаза 2) у человека. Эта модель предполагает, что XRN2 продолжает деградировать незафиксированную 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] Однако механизм, с помощью которого это происходит, остается неясным, и его считают, что он не является единственной причиной диссоциации.[10]

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

Аллостерическая модель

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 могло бы произойти после того, как блок РНК pol II транскрибировал 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 карбоксильный концевой домен. Это изменение конформации снижает уровень РНК-полимеразы. процессивность делает фермент более склонным к диссоциации от субстрата ДНК-РНК. 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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ричардсон, Дж. П. (1996). «Rho-зависимое прекращение транскрипции регулируется в первую очередь вышестоящими последовательностями использования Rho (rut) терминатора». Журнал биологической химии. 271 (35): 21597–21603. Дои:10.1074 / jbc.271.35.21597. ISSN  0021-9258. PMID  8702947.
  2. ^ Чампи, MS. (Сентябрь 2006 г.). «Rho-зависимые терминаторы и терминация транскрипции». Микробиология. 152 (Pt 9): 2515–28. Дои:10.1099 / мик. 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. Дои:10.1038 / природа08669. ЧВК  2929367. PMID  20075920.
  4. ^ фон Хиппель, П. Х. (1998). «Интегрированная модель комплекса транскрипции в удлинении, окончании и редактировании». Наука. 281 (5377): 660–665. Дои: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. Дои:10.1016 / S1097-2765 (00) 80477-3. ISSN  1097-2765. PMID  10230402.
  6. ^ Santangelo, TJ .; Арцимович И. (май 2011 г.). «Прерывание и антиттерминация: РНК-полимераза движется по знаку остановки». Нат Рев Микробиол. 9 (5): 319–29. Дои:10.1038 / nrmicro2560. ЧВК  3125153. PMID  21478900.
  7. ^ а б Уотсон, Дж. (2008). Молекулярная биология гена. Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. С. 410–411. ISBN  978-0-8053-9592-1.
  8. ^ а б Розонина, Эмануэль; Канеко, Сюзо; Мэнли, Джеймс Л. (01.05.2006). «Прекращение стенограммы: расстаться трудно». Гены и развитие. 20 (9): 1050–1056. Дои:10.1101 / gad.1431606. ISSN  0890-9369. PMID  16651651.
  9. ^ Luo, W .; Бартли Д. (2004). "Рибонуклеолитическая крыса торпедирует РНК-полимеразу II". Клетка. 119 (7): 911–914. Дои: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 связывании процессинга 3'-конца мРНК с терминацией транскрипции: значение для единой модели аллостерической торпеды». Гены и развитие. 20 (8): 954–965. Дои:10.1101 / gad.1409106. ISSN  0890-9369. ЧВК  1472303. PMID  16598041.

внешняя ссылка