Generelle transkriptionsfaktorer og Initiering af Transskription af RNA-Polymerase II

Fordi RNA-polymerase II er ansvarlige for syntesen af mRNA fra protein-kodende gener, det har været i fokus for de fleste undersøgelser af transskription i eukaryoter. Tidlige forsøg på at studere dette en .ym indikerede, at dets aktivitet er forskellig fra den for prokaryotisk RNA-polymerase., Den nøjagtige transkription af bakteriegener, der kan udføres in vitro simpelthen ved tilsætning af oprenset RNA-polymerase til DNA indeholdende en promotor, er ikke mulig i eukaryote systemer. Grundlaget for denne forskel blev belyst i 1979, da Robert Roeder og hans kolleger opdagede, at RNA-polymerase II kun er i stand til at initiere transkription, hvis yderligere proteiner tilsættes til reaktionen. Transkription i det eukaryote system syntes således at kræve forskellige initieringsfaktorer, som (i modsætning til bakterielle factors-faktorer) ikke var forbundet med polymerasen.,

biokemisk fraktionering af nukleare ekstrakter har nu ført til identifikation af specifikke proteiner (kaldet transkriptionsfaktorer), der er nødvendige for RNA-polymerase II for at initiere transkription. Faktisk repræsenterer identifikationen og karakteriseringen af disse faktorer en stor del af den igangværende indsats for at forstå transkription i eukaryote celler. To generelle typer transkriptionsfaktorer er blevet defineret. Generelle transkriptionsfaktorer er involveret i transkription fra alle polymerase II-promotorer og udgør derfor en del af det grundlæggende transkriptionsmaskiner., Yderligere transkriptionsfaktorer (diskuteret senere i kapitlet) binder til DNA-sekvenser, der styrer ekspressionen af individuelle gener og således er ansvarlige for regulering af genekspression.

fem generelle transkriptionsfaktorer er nødvendige for initiering af transkription med RNA-polymerase II i rekonstituerede in vitro-systemer (figur 6.12). Promotorerne af mange gener transkriberet af polymerase II indeholder en sekvens svarende til TATAA 25 Til 30 nukleotider opstrøms for transkriptionsstartstedet., Denne sekvens (kaldet TATA-boksen), ligner den -10 sekvens element af bakteriel initiativtagere, og resultaterne af at indføre mutationer i TATAA sekvenser har vist deres rolle i initieringen af transkriptionen. Det første trin i dannelsen af et transkriptionskompleks er bindingen af en generel transkriptionsfaktor kaldet TFIID til Tata-boksen (TF indikerer transkriptionsfaktor; II indikerer polymerase II)., TFIID er selv sammensat af flere underenheder, herunder Tata-bindende protein (TBP), som binder specifikt til TATAA konsensus sekvens, og 10-12 andre polypeptider, kaldet TBP-associerede faktorer (TAFs). TBP binder derefter en anden generel transkriptionsfaktor (TFIIB), der danner et TBP-TFIIB-kompleks ved promotoren (figur 6.13). TFIIB fungerer igen som en bro til RNA-polymerase, der binder til TBP-TFIIB-komplekset i forbindelse med en tredje faktor, TFIIF.

efter rekruttering af RNA-polymerase II til promotoren kræves bindingen af to yderligere faktorer (TFIIE og TFIIH) for initiering af transkription. TFIIH er en multisubunit faktor, der ser ud til at spille mindst to vigtige roller. For det første er to underenheder af TFIIH helicaser, som kan slappe af DNA omkring initieringsstedet. (Disse underenheder af TFIIH er også nødvendige for nukleotid e .cision reparation, som beskrevet i kapitel 5.,) En anden enhed i TFIIH er et protein kinase at phosphorylates gentagne sekvenser, der er til stede i den C-terminale domæne af den største enhed af RNA-polymerase II. Phosphorylering af disse sekvenser er tænkt til udgivelse polymerase fra dens forbindelse med indledningen kompleks, giver det mulighed for at fortsætte langs den skabelon, som det, øges længden af den voksende RNA-kæde.

ud over en TATA-boksen, fortalerne for mange gener transskriberet af RNA-polymerase II indeholder et andet vigtigt element sekvens (initiativtager, eller Inr, sekvens), der spænder over transskription start-stedet., Desuden indeholder nogle RNA-polymerase II-promotorer kun et Inr-element uden Tata-boks. Initiering hos disse promotorer kræver stadig TFIID (og TBP), selvom TBP tydeligvis ikke genkender disse promotorer ved at binde direkte til Tata-sekvensen. I stedet synes andre underenheder af TFIID (TAFs) at binde til Inr-sekvenserne. Denne binding rekrutterer TBP til promotoren, og TFIIB, polymerase II, og yderligere transkriptionsfaktorer samles derefter som allerede beskrevet. TBP spiller således en central rolle i initiering af polymerase II-transkription, selv på promotorer, der mangler en Tata-boks.,

På trods af udviklingen af in vitro-systemer og karakteriseringen af flere generelle transkriptionsfaktorer er der stadig meget at lære om mekanismen for polymerase II-transkription i eukaryote celler. Den sekventielle rekruttering af transkriptionsfaktorer beskrevet her repræsenterer det minimale system, der kræves til transkription in vitro; yderligere faktorer kan være nødvendige i cellen. Desuden synes RNA-polymerase II at være i stand til at associere med nogle transkriptionsfaktorer in vivo før samlingen af et transkriptionskompleks på DNA., Især præfabrikerede komplekser af RNA-polymerase II med TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, og andre transkriptionel regulering proteiner er blevet fundet i både gær og mammale celler. Disse store komplekser (kaldet polymerase II holoen .ymer) kan rekrutteres til en promotor via direkte interaktion med TFIID (figur 6.14). De relative bidrag fra trinvis samling af individuelle faktorer versus rekruttering af RNA-polymerase II holoen .ym til promotorer i cellen forbliver således ikke bestemt.