factores generales de transcripción e iniciación de la transcripción por ARN polimerasa II

debido a que la ARN polimerasa II es responsable de la síntesis de ARNm a partir de genes codificadores de proteínas, ha sido el foco de la mayoría de los estudios de transcripción en eucariotas. Los primeros intentos de estudiar esta enzima indicaron que su actividad es diferente de la de la ARN polimerasa procariótica., La transcripción precisa de genes bacterianos que se puede lograr in vitro simplemente por la adición de ARN polimerasa purificada al ADN que contiene un promotor no es posible en sistemas eucarióticos. La base de esta diferencia fue dilucidada en 1979, cuando Robert Roeder y sus colegas descubrieron que la ARN polimerasa II es capaz de iniciar la transcripción solo si se agregan proteínas adicionales a la reacción. Por lo tanto, la transcripción en el sistema eucariótico parecía requerir distintos factores de iniciación que (en contraste con los factores σ bacterianos) no estaban asociados con la polimerasa.,

el fraccionamiento bioquímico de extractos nucleares ha llevado a la identificación de proteínas específicas (llamadas factores de transcripción) que se requieren para que la ARN polimerasa II inicie la transcripción. De hecho, la identificación y caracterización de estos factores representa una parte importante de los esfuerzos en curso para entender la transcripción en células eucariotas. Se han definido dos tipos generales de factores de transcripción. Los factores generales de transcripción están involucrados en la transcripción de todos los promotores de la polimerasa II y, por lo tanto, forman parte de la maquinaria básica de transcripción., Factores de transcripción adicionales (discutidos más adelante en el capítulo) se unen a secuencias de ADN que controlan la expresión de genes individuales y por lo tanto son responsables de regular la expresión génica.

Se requieren cinco factores generales de transcripción para iniciar la transcripción por ARN polimerasa II en sistemas reconstituidos in vitro (figura 6.12). Los promotores de muchos genes transcritos por la polimerasa II contienen una secuencia similar al tataa 25 a 30 nucleótidos aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción., Esta secuencia (llamada caja de Tata) se asemeja al elemento de secuencia -10 de promotores bacterianos, y los resultados de la introducción de mutaciones en las secuencias de TATAA han demostrado su papel en el inicio de la transcripción. El primer paso en la formación de un complejo de transcripción es la Unión de un factor de transcripción general llamado TFIID a la caja TATA (TF indica factor de transcripción; II indica polimerasa II)., TFIID se compone de múltiples subunidades, incluyendo la proteína de unión a TATA (TBP), que se une específicamente a la secuencia de consenso TATAA, y 10-12 otros polipéptidos, llamados factores asociados a TBP (TAF). La TBP se une entonces a un segundo factor general de transcripción (TFIIB) formando un complejo TBP-TFIIB en el promotor (figura 6.13). TFIIB a su vez sirve como un puente a la ARN polimerasa, que se une al complejo TBP-TFIIB en asociación con un tercer factor, TFIIF.

tras el reclutamiento de ARN polimerasa II al promotor, se requiere la Unión de dos factores adicionales (TFIIE y TFIIH) para iniciar la transcripción. TFIIH es un factor de multisubunidad que parece jugar al menos dos papeles importantes. Primero, dos subunidades de TFIIH son helicasas, que pueden desenrollar el ADN alrededor del sitio de iniciación. (Estas subunidades de TFIIH también son necesarias para la reparación de la escisión de nucleótidos, como se explica en el Capítulo 5., Otra subunidad de TFIIH es una proteína quinasa que fosforila secuencias repetidas presentes en el dominio C-terminal de la subunidad más grande de la ARN polimerasa II. se cree que la fosforilación de estas secuencias libera a la polimerasa de su asociación con el complejo de iniciación, lo que le permite proceder a lo largo de la plantilla a medida que alarga la cadena de ARN en crecimiento.

además de una caja TATA, los promotores de muchos genes transcritos por la ARN polimerasa II contienen un segundo elemento de secuencia importante (un iniciador, o secuencia Inr) que abarca el sitio de inicio de la transcripción., Además, algunos promotores de ARN polimerasa II contienen solo un elemento Inr, sin caja TATA. La iniciación en estos promotores todavía requiere TFIID (y TBP), a pesar de que TBP obviamente no reconoce a estos promotores al unirse directamente a la secuencia TATA. En su lugar, otras subunidades de TFIID (TAFs) parecen unirse a las secuencias Inr. Esta unión recluta TBP al promotor, y TFIIB, polimerasa II y factores de transcripción adicionales se ensamblan como ya se ha descrito. Por lo tanto, la TBP juega un papel central en el inicio de la transcripción de la polimerasa II, incluso en promotores que carecen de una caja TATA.,

a pesar del desarrollo de Sistemas in vitro y la caracterización de varios factores generales de transcripción, queda mucho por aprender sobre el mecanismo de la transcripción de la polimerasa II en células eucariotas. El reclutamiento secuencial de factores de transcripción descritos aquí representa el sistema mínimo requerido para la transcripción in vitro; factores adicionales pueden ser necesarios dentro de la célula. Además, la ARN polimerasa II parece ser capaz de asociarse con algunos factores de transcripción in vivo antes del ensamblaje de un complejo de transcripción en el ADN., En particular, se han detectado complejos preformados de ARN polimerasa II con TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH y otras proteínas reguladoras transcripcionales en células de levadura y mamíferos. Estos complejos grandes (llamados holoenzimas de polimerasa II) pueden ser reclutados a un promotor a través de la interacción directa con TFIID (figura 6.14). Las contribuciones relativas del ensamblaje paso a paso de los factores individuales versus el reclutamiento de la holoenzima de ARN polimerasa II a los promotores dentro de la célula quedan por determinar.