Терминатор (генетика) - Terminator (genetics)
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 освобождает РНК-полимеразу и связанный с ней транскрипционный аппарат, чтобы начать транскрипцию новых мРНК.
У прокариот
Два класса терминаторов транскрипции, Rho-зависимые и Rho-независимые, были идентифицированы во всех прокариотических геномах. Эти широко распространенные последовательности отвечают за запуск конца транскрипции после нормального завершения транскрипции гена или оперона , опосредуют раннее завершение транскриптов в качестве средства регуляции, например, наблюдаемого при ослаблении транскрипции , и обеспечивают завершение неконтролируемых транскрипционных комплексов, которые управляют чтобы случайно уйти от прежних терминаторов, что предотвращает ненужные затраты энергии для клетки.
Ро-зависимые терминаторы
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. ). Гон служит в качестве загрузочного сайта мРНК и в качестве активатора для 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. Контакт между Rho и комплексом РНК-полимеразы стимулирует диссоциацию транскрипционного комплекса посредством механизма, включающего аллостерические эффекты Rho на РНК-полимеразу.
Ро-независимые терминаторы
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 «участок A», 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 шпилечных взаимодействий 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. Кроме того, фактор белка элонгации NusA взаимодействует с РНК-полимеразой и структурой шпильки, чтобы стимулировать терминацию транскрипции.
У эукариот
При эукариотической транскрипции мРНК сигналы терминатора распознаются белковыми факторами, которые связаны с РНК-полимеразой II и запускают процесс терминации. После того, как сигналы поли-А транскрибируются в мРНК, белок расщепления и фактор специфичности полиаденилирования (CPSF) и фактор стимуляции расщепления (CstF) переносятся с карбоксильного концевого домена РНК-полимеразы II на сигнал поли-А. Затем эти два фактора привлекают другие белки к сайту для расщепления транскрипта, освобождая мРНК из комплекса транскрипции, и добавляют цепочку 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.
Модель торпеды
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. Этой экзонуклеазой у человека является XRN2 (5'-3 'экзорибонуклеаза 2). 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. Однако механизм, с помощью которого это происходит, остается неясным и не может быть единственной причиной диссоциации.
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
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. 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 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.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Терминатор + последовательность в заголовках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)