Terminator (genetyka)

W genetyce terminator transkrypcji jest sekcją sekwencji kwasu nukleinowego , która oznacza koniec genu lub operonu w genomowym DNA podczas transkrypcji . Ta sekwencja pośredniczy w terminacji transkrypcji, dostarczając sygnały w nowo zsyntetyzowanym transkryptowym RNA, które wyzwalają procesy, które uwalniają transkryptowy RNA z kompleksu transkrypcyjnego . Procesy te obejmują bezpośrednią interakcję drugorzędowej struktury mRNA ze złożonymi i/lub pośrednimi działaniami rekrutowanych czynników zakończenia . Uwolnienie kompleksu transkrypcyjnego uwalnia polimerazę RNA i pokrewną maszynerię transkrypcyjną, aby rozpocząć transkrypcję nowych mRNA.

U prokariotów

Uproszczone schematy mechanizmów prokariotycznej terminacji transkrypcji. W terminacji niezależnej od Rho na powstającym mRNA wchodzącym w interakcję z białkiem NusA tworzy się spinka do włosów, która stymuluje uwalnianie transkryptu z kompleksu polimerazy RNA (u góry). W terminacji zależnej od Rho białko Rho wiąże się w górnym miejscu koleiny, przemieszcza mRNA w dół i oddziałuje z kompleksem polimerazy RNA, stymulując uwalnianie transkryptu.

prokariotycznych zidentyfikowano dwie klasy terminatorów transkrypcji, zależne od Rho i niezależne od Rho . Te szeroko rozpowszechnione sekwencje są odpowiedzialne za wyzwalanie końca transkrypcji po normalnym zakończeniu transkrypcji genu lub operonu , pośrednicząc we wczesnej terminacji transkryptów jako środek regulacji, taki jak obserwowany w atenuacji transkrypcji , oraz za zapewnienie terminacji uciekających kompleksów transkrypcyjnych, które zarządzają przypadkowo uciec wcześniejszym terminatorom, co zapobiega niepotrzebnym wydatkom energetycznym komórki.

Terminatory zależne od Rho

Zależne od Rho terminatory transkrypcji wymagają dużego białka zwanego czynnikiem Rho , które wykazuje aktywność helikazy RNA w celu przerwania kompleksu transkrypcyjnego polimerazy mRNA-DNA-RNA. Terminatory zależne od Rho znajdują się w bakteriach i fagach . Terminator zależny od Rho występuje poniżej kodonów stop translacji i składa się z nieustrukturyzowanej, bogatej w cytozynę sekwencji na mRNA znanej jako miejsce wykorzystania Rho ( rut ), dla którego nie zidentyfikowano sekwencji konsensusowej, oraz dalszy punkt zatrzymania transkrypcji ( tsp ). Rykowisko jako aktywator Rho; aktywacja umożliwia Rho skuteczną hydrolizę ATP i translokację mRNA w dół, podczas gdy utrzymuje on kontakt z miejscem koleiny. Rho jest w stanie dogonić polimerazę RNA, ponieważ jest zatrzymywana w dalszej części tsp witryny. Wiele różnych sekwencji może funkcjonować jako miejsce tsp. Kontakt między Rho a kompleksem polimerazy RNA stymuluje dysocjację kompleksu transkrypcyjnego poprzez mechanizm obejmujący allosteryczne działanie Rho na polimerazę RNA.

Terminatory niezależne od Rho

Wewnętrzne terminatory transkrypcji lub terminatory niezależne od Rho wymagają utworzenia samoprzylepnej struktury spinki do włosów na wydłużającym się transkrypcie, co powoduje rozerwanie trójskładnikowego kompleksu polimerazy mRNA-DNA-RNA . Sekwencja terminatora w DNA zawiera bogaty w GC region o symetrii diady o długości 20 par zasad, po którym następuje krótki odcinek poli-A lub „odcinek A”, który jest transkrybowany, tworząc odpowiednio końcową szpilkę do włosów i odpowiednio „trakt U” o długości 7–9 nukleotydów. Przypuszcza się, że mechanizm terminacji występuje poprzez połączenie bezpośredniej promocji dysocjacji poprzez allosteryczne efekty oddziaływań wiązania szpilki do włosów z polimerazą RNA i „kinetyką konkurencyjną”. Tworzenie spinki do włosów powoduje zatrzymanie i destabilizację polimerazy RNA, co prowadzi do większego prawdopodobieństwa wystąpienia dysocjacji kompleksu w tym miejscu z powodu dłuższego czasu spędzonego w tym miejscu i zmniejszonej stabilności kompleksu. Dodatkowo, białkowy czynnik wydłużania NusA oddziałuje z polimerazą RNA i strukturą szpilki do włosów, stymulując terminację transkrypcji.

U eukariontów

W eukariotycznej transkrypcji mRNA sygnały terminatorowe są rozpoznawane przez czynniki białkowe, które są związane z polimerazą RNA II i które wyzwalają proces terminacji. Po transkrypcji sygnałów poli-A do mRNA, rozszczepienie białek i czynnik specyficzności poliadenylacji (CPSF) oraz czynnik stymulujący rozszczepienie (CstF) przenoszą się z końca karboksylowego domeny polimerazy RNA II do sygnału poli-A. Te dwa czynniki następnie rekrutują inne białka do miejsca rozszczepienia transkryptu, uwalniając mRNA z kompleksu transkrypcyjnego i dodają ciąg około 200 powtórzeń A do końca 3' mRNA w procesie znanym jako poliadenylacja . Podczas tych etapów przetwarzania polimeraza RNA kontynuuje transkrypcję przez kilkaset do kilku tysięcy zasad i ostatecznie dysocjuje od DNA i dalszego transkryptu poprzez niejasny mechanizm; istnieją dwa podstawowe modele tego wydarzenia, znane jako modele torpedowe i allosteryczne.

Model Torpedy

Po ukończeniu mRNA i odcięciu w sekwencji sygnałowej poli-A, pozostała (resztkowa) nić RNA pozostaje związana z matrycą DNA i jednostką polimerazy RNA II , kontynuując transkrypcję. Po tym rozszczepieniu tak zwana egzonukleaza wiąże się z resztkową nicią RNA i usuwa świeżo transkrybowane nukleotydy pojedynczo (zwane również „degradacją” RNA), przesuwając się w kierunku związanej polimerazy RNA II. Ta egzonukleaza to XRN2 (5'-3' egzorybonukleaza 2) u ludzi. Model ten sugeruje, że XRN2 kontynuuje degradację nieosłoniętego resztkowego RNA od 5' do 3', aż do osiągnięcia jednostki RNA pol II. Powoduje to, że egzonukleaza „wypycha” jednostkę RNA pol II, gdy przechodzi obok niej, kończąc transkrypcję, jednocześnie oczyszczając resztkową nić RNA.

Podobnie jak terminacja zależna od Rho, XRN2 wyzwala dysocjację polimerazy RNA II poprzez wypychanie polimerazy z matrycy DNA lub wyciąganie matrycy z polimerazy RNA. Mechanizm, za pomocą którego to się dzieje, pozostaje jednak niejasny i zakwestionowano, że nie jest jedyną przyczyną dysocjacji.

W celu ochrony transkrybowanego mRNA przed degradacją przez egzonukleazę, do nici dodaje się czapeczkę 5' . Jest to zmodyfikowana guanina dodana z przodu mRNA, która zapobiega wiązaniu się egzonukleazy i degradacji nici RNA. Ogon poli(A) 3' jest dodawany na końcu nici mRNA w celu ochrony również przed innymi egzonukleazami.

Model allosteryczny

Model allosteryczny sugeruje, że terminacja następuje z powodu zmiany strukturalnej jednostki polimerazy RNA po związaniu lub utracie niektórych powiązanych z nią białek, co powoduje odłączenie się od nici DNA po sygnale. Nastąpiłoby to po tym, jak jednostka RNA pol II dokonała transkrypcji sekwencji sygnałowej poli-A, która działa jako sygnał terminatora.

Polimeraza RNA jest zwykle zdolna do wydajnej transkrypcji DNA na jednoniciowy mRNA. Jednak po transkrypcji sygnałów poli-A na matrycy DNA indukowana jest zmiana konformacyjna w polimerazie RNA z proponowanej utraty powiązanych białek z jej domeny na końcu karboksylowym . Ta zmiana konformacji zmniejsza procesywność polimerazy RNA czyniąc enzym bardziej podatnym na dysocjację od swojego substratu DNA-RNA. W tym przypadku terminacja nie jest zakończona przez degradację mRNA, ale zamiast tego jest pośredniczona przez ograniczenie wydajności wydłużania polimerazy RNA, a tym samym zwiększenie prawdopodobieństwa, że ​​polimeraza zdysocjuje i zakończy swój obecny cykl transkrypcji.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Terminator_(genetics)&oldid=1077170743 ”