Obecné Transkripční Faktory a Zahájení Transkripce RNA Polymerázy II.

Protože RNA polymeráza II je zodpovědný za syntézu mRNA od protein-kódujících genů, byla zaměřena většina studií transkripce u eukaryot. Časné pokusy o studium tohoto enzymu ukázaly, že jeho aktivita je odlišná od aktivity prokaryotické RNA polymerázy., Přesná transkripce bakteriálních genů, kterou lze in vitro provést jednoduše přidáním purifikované RNA polymerázy do DNA obsahující promotor, není v eukaryotických systémech možná. Na základě tohoto rozdílu byla objasněna v roce 1979, kdy Robert Roeder a jeho kolegové zjistili, že RNA polymeráza II je schopna iniciovat transkripci pouze tehdy, pokud další proteiny jsou přidány do reakce. Tak, transkripce v eukaryotické systém se objevil vyžadovat výraznou iniciační faktory, které (na rozdíl od bakteriální σ faktorů), nebyly spojeny s polymerázy.,

Biochemické frakcionace jaderné extrakty nyní vedla k identifikaci specifických proteinů (tzv. transkripčních faktorů), které jsou nutné pro RNA polymerázu II k zahájení transkripce. Identifikace a charakterizace těchto faktorů skutečně představuje významnou část pokračujícího úsilí o pochopení transkripce v eukaryotických buňkách. Byly definovány dva obecné typy transkripčních faktorů. Obecné transkripční faktory se podílejí na transkripci ze všech promotorů polymerázy II, a proto tvoří součást základních transkripčních strojů., Další transkripční faktory (diskutované později v kapitole) se vážou na DNA sekvence, které řídí expresi jednotlivých genů a jsou tedy zodpovědné za regulaci genové exprese.

pro zahájení transkripce RNA polymerázou II v rekonstituovaných systémech in vitro je zapotřebí pět obecných transkripčních faktorů (obrázek 6.12). Promotory mnoha genů transkribovaných polymerázou II obsahují sekvenci podobnou TATAA 25 až 30 nukleotidům před místem zahájení transkripce., Tato sekvence (TATA box) se podobá -10 sekvence prvek bakteriální promotory, a výsledky zavedení mutací do TATAA sekvence prokázaly svou roli v zahájení transkripce. Prvním krokem v tvorbě transkripční komplex je závazné obecné transkripční faktor zvaný TFIID na TATA box (TF označuje transkripční faktor; II označuje polymeráza II)., TFIID je sám složen z více podjednotek, včetně TATA-binding protein (TBP), který se specificky váže na TATAA konsensus sekvence, a 10-12 jiné polypeptidy, tzv. TBP-associated factors (TAFs). TBP pak váže druhý obecný transkripční faktor (TFIIB) tvořící komplex TBP-TFIIB na promotoru (obrázek 6.13). TFIIB zase slouží jako můstek k RNA polymeráze, která se váže na komplex TBP-TFIIB ve spojení s třetím faktorem, TFIIF.

po náboru RNA polymerázy II do promotoru je pro zahájení transkripce nutná vazba dvou dalších faktorů (TFIIE a TFIIH). Tfiih je multisubunit faktor, který se zdá hrát alespoň dvě důležité role. Za prvé, dvě podjednotky TFIIH jsou helicasy, které mohou uvolnit DNA kolem iniciačního místa. (Tyto podjednotky TFIIH jsou také nutné pro opravu excize nukleotidů, jak je popsáno v kapitole 5.,) Další podjednotky TFIIH je protein kináza, která fosforyluje opakované sekvence přítomné v C-terminální doméně největší podjednotky RNA polymerázy II. Fosforylace těchto sekvencí je myšlenka k uvolnění polymerázy z jeho vztahu s iniciační komplex, což umožňuje pokračovat podél šablony, jak to prodlužuje rostoucí RNA řetězce.

kromě TATA box, promotory mnoha genů transkribovaných RNA polymerázy II obsahují druhý důležitý prvek sekvence (iniciátor, nebo Inr, sekvence), která pokrývá transkripce začátek stránky., Některé promotory RNA polymerázy II navíc obsahují pouze prvek Inr, bez krabice TATA. Zahájení u těchto promotérů stále vyžaduje TFIID (a TBP), i když TBP zjevně neuznává tyto promotory vázáním přímo na sekvenci TATA. Místo toho se zdá, že jiné podjednotky tfiid (TAFs) se vážou k sekvencím Inr. Tato vazba rekruty TBP k promotoru, a TFIIB, polymerázy II, a další transkripční faktory pak sestavit jak již bylo popsáno. TBP tak hraje ústřední roli při iniciaci transkripce polymerázy II, a to i na promotorech, které postrádají krabici TATA.,

i Přes rozvoj in vitro systémů a charakterizaci několika obecných transkripčních faktorů, mnoho dozvěděl o mechanismu polymerázy II transkripce v eukaryotické buňky. Sekvenční nábor zde popsaných transkripčních faktorů představuje minimální systém potřebný pro transkripci in vitro; v buňce mohou být zapotřebí další faktory. Dále RNA polymeráza II se zdá být schopni spojit s některými transkripčními faktory in vivo před montáží přepis komplexu na DNA., Zejména, vytvarované komplexy RNA polymerázy II s TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, a další transkripční regulační proteiny byly detekovány v obou kvasinek a savčích buněk. Tyto velké komplexy (nazývané holoenzymy polymerázy II) mohou být rekrutovány do promotoru přímou interakcí s TFIIDEM (obrázek 6.14). Relativní příspěvky postupného shromažďování jednotlivých faktorů versus nábor HOLOENZYMU RNA polymerázy II do promotorů v buňce tak zůstávají určeny.