Generelle transkripsjonfaktorer og Initiering av Transkripsjon av RNA Polymerase II

Fordi RNA polymerase II er ansvarlig for syntese av mRNA fra protein-kodende gener, det har vært fokus for de fleste studier av transkripsjon i eukaryotes. Tidlige forsøk på å studere dette enzymet indikert at aktiviteten er forskjellig fra prokaryotic RNA-polymerase., Nøyaktig transkripsjon av bakterielle gener som kan oppnås in vitro-rett og slett ved tillegg av renset RNA polymerase til DNA som inneholder en arrangøren er ikke mulig i eukaryote systemer. Grunnlaget for denne forskjellen ble belyst i 1979, da Robert Roeder og hans kolleger oppdaget at RNA polymerase II er i stand til å starte transkripsjon bare hvis flere proteiner er lagt til reaksjon. Dermed, transkripsjon i eukaryote systemet viste seg å kreve tydelig initiation faktorer som (i motsetning til bakteriell σ faktorer) var ikke assosiert med polymerase.,

Biokjemiske fractionation av kjernefysiske ekstrakter har nå ledet til oppdagelsen av bestemte proteiner (kalles transkripsjon faktorer) som er nødvendig for RNA polymerase II for å starte transkripsjon. Faktisk, identifisering og karakterisering av disse faktorene utgjør en viktig del av vår pågående innsats for å forstå transkripsjon i eukaryote celler. Generelt to typer transkripsjonfaktorer har blitt definert. Generelle transkripsjon faktorer som er involvert i transkripsjon fra alle polymerase II arrangører og derfor utgjør en del av den grunnleggende transkripsjon maskiner., Ekstra transkripsjonfaktorer (omtalt senere i kapitlet) binder seg til DNA-sekvenser som kontrollerer uttrykket av enkelte gener og er dermed ansvarlig for regulering av genuttrykk.

Fem generelle transkripsjon faktorer er nødvendig for initiering av transkripsjon av RNA polymerase II i rekonstituert in vitro-systemer (Figur 6.12). Arrangører av mange gener transkribert av polymerase II inneholder en sekvens som ligner TATAA 25 til 30 nukleotider oppstrøms av transkripsjonen starter nettstedet., Denne sekvensen (kalt TATA-boksen) ligner -10 sekvens element av bakterielle arrangører, og resultatene av å innføre mutasjoner i TATAA sekvenser har vist sin rolle i initiering av transkripsjon. Det første steget i dannelsen av en transkripsjon komplekset er bindende for en generell transkripsjonsfaktor som kalles TFIID til TATA-boksen (TF indikerer transkripsjonsfaktor; II indikerer polymerase II)., TFIID er i seg selv består av flere underenhetene, inkludert TATA-bindende protein (TBP), som binder seg spesifikt til TATAA konsensus rekkefølge, og 10-12 andre polypeptides, kalt TBP-assosierte faktorer (TAFs). TBP da binder andre generelle transkripsjonsfaktor (TFIIB) danner en TBP-TFIIB komplekset ved arrangøren (Figur 6.13). TFIIB i sin tur fungerer som en bro til RNA polymerase, som binder seg til TBP-TFIIB komplekse i forbindelse med en tredje faktor, TFIIF.

Følgende rekruttering av RNA polymerase II til arrangøren, binding av to ytterligere faktorer (TFIIE og TFIIH) er nødvendig for initiering av transkripsjon. TFIIH er en multisubunit faktor som ser ut til å spille minst to viktige roller. Først to underenhetene av TFIIH er helicases, som kan slappe av DNA rundt innvielsen nettstedet. (Disse underenhetene av TFIIH er også nødvendig for nukleotid eksisjon reparasjon, som diskutert i Kapittel 5.,) Annen subunit av TFIIH er en protein kinase som phosphorylates repeterte sekvenser til stede i C-terminal domene av de største subunit av RNA polymerase II. Phosphorylation av disse sekvensene er tenkt å slippe polymerase fra sin forening med initiering komplekse, slik at det å gå langs den malen som den elongates den voksende RNA-kjeden.

I tillegg til en TATA-boksen, arrangører av mange gener transkribert av RNA polymerase II inneholder en annen viktig sekvens element (en initiativtaker, eller Inr, sekvens) som spenner over transkripsjon start nettstedet., Videre, noen RNA polymerase II arrangører inneholder bare en Inr-element, i og med at ingen TATA-boksen. Initiering i disse organisasjonene krever fortsatt TFIID (og TBP), selv om TBP åpenbart ikke gjenkjenner disse organisasjonene ved binding direkte til TATA rekkefølge. I stedet, andre underenhetene av TFIID (TAFs) synes å binde seg til Inr-sekvenser. Dette bindende rekrutter TBP til arrangøren, og TFIIB, polymerase II, og ytterligere transkripsjonfaktorer deretter montere som allerede er beskrevet. TBP dermed spiller en sentral rolle i å initiere polymerase II transkripsjon, selv om søkere som mangler en TATA-boksen.,

til Tross for utviklingen av in vitro-systemer og karakterisering av flere generelle transkripsjon faktorer, er det fortsatt mye å lære om mekanismen av polymerase II transkripsjon i eukaryote celler. De fortløpende rekruttering av transkripsjon faktorer som er beskrevet her, representerer en minimal system som kreves for transkripsjon in vitro; flere faktorer som kan være nødvendig i cellen. Videre RNA polymerase II ser ut til å være i stand til å knytte noen transcription factors in vivo før montering av en transkripsjon kompleks på DNA., I særdeleshet, utført komplekser av RNA polymerase II med TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, og andre transcriptional regulatoriske proteiner har blitt oppdaget i både gjær og mammalske celler. Disse store komplekser (kalt polymerase II holoenzymes) kan bli rekruttert til en søker via direkte interaksjon med TFIID (Figur 6.14). Den relative bidrag av trinnvis montering av individuelle faktorer versus rekruttering av RNA polymerase II holoenzyme til arrangører i cellen dermed fortsatt å være bestemt.