Geral, Fatores de Transcrição e a Iniciação da Transcrição pela RNA Polimerase II
Devido a RNA polimerase II é responsável pela síntese de mRNA de genes codificadores de proteínas, tem sido o foco da maioria dos estudos de transcrição em eucariotas. As primeiras tentativas de estudo desta enzima indicaram que a sua actividade é diferente da da ARN polimerase procariótica., A transcrição precisa de genes bacterianos que podem ser realizados in vitro simplesmente pela adição de ARN polimerase purificada ao ADN contendo um promotor não é possível em sistemas eucarióticos. A base desta diferença foi elucidada em 1979, quando Robert Roeder e seus colegas descobriram que a RNA polimerase II só é capaz de iniciar a transcrição se proteínas adicionais forem adicionadas à reação. Assim, a transcrição no sistema eucariótico parecia exigir fatores de iniciação distintos que (em contraste com os fatores σ bacterianos) não estavam associados à polimerase.,
fraccionamento bioquímico de extractos nucleares levou agora à identificação de proteínas específicas (chamadas factores de transcrição) que são necessárias para a ARN polimerase II iniciar a transcrição. Na verdade, a identificação e caracterização destes factores representa uma parte importante dos esforços em curso para compreender a transcrição em células eucarióticas. Foram definidos dois tipos gerais de factores de transcrição. Os factores de transcrição gerais estão envolvidos na transcrição de todos os promotores da polimerase II, pelo que fazem parte da maquinaria de transcrição básica., Factores de transcrição adicionais (discutidos mais tarde no capítulo) ligam-se a sequências de ADN que controlam a expressão de genes individuais e são, portanto, responsáveis pela regulação da expressão do gene.
são necessários cinco factores gerais de transcrição para iniciar a transcrição por ARN polimerase II em Sistemas in vitro reconstituídos (figura 6.12). Os promotores de muitos genes transcritos pela polimerase II contêm uma sequência semelhante a TATAA 25 a 30 nucleótidos a montante do local de início da transcrição., Esta sequência (chamada caixa TATA) assemelha-se ao elemento sequencial -10 dos promotores bacterianos, e os resultados da introdução de mutações em sequências TATAA têm demonstrado o seu papel no início da transcrição. O primeiro passo na formação de um complexo de transcrição é a ligação de um fator de transcrição geral chamado TFIID à caixa de TATA (TF indica fator de transcrição; II indica polimerase II)., A TFIID é composta por várias subunidades, incluindo a proteína Tata-binding (TBP), que se liga especificamente à sequência de consenso TATAA, e 10-12 outros polipeptídeos, chamados TBP-associated factors (TAFs). A TBP liga-se então a um segundo factor de transcrição geral (TFIIB) formando um complexo TBP-TFIIB no promotor (figura 6.13). TFIIB, por sua vez, serve como uma ponte para ARN polimerase, que se liga ao complexo TBP-TFIIB em associação com um terceiro fator, TFIIF.
figura 6.12
formação de um complexo de transcrição da polimerase II., Muitos promotores da polimerase II têm uma caixa de TATA (sequência de consenso TATAA) 25 a 30 nucleótidos a montante do local de início da transcrição. Esta sequência é reconhecida pelo factor de transcrição TFIID, que (mais…)
figura 6.13
modelo do complexo TBP-TFIIB ligado ao ADN. O ADN é apresentado como uma figura de vareta constituída por fios amarelos e verdes, com o local de início da transcrição designado +1. TBP consiste em duas repetições, azul claro e azul escuro. TFIIB repete (more…,)
após o recrutamento de ARN polimerase II para o promotor, é necessária a ligação de dois factores adicionais (TFIIE e TFIIIIIH) para iniciar a transcrição. TFIIIH é um fator multisubunit que parece desempenhar pelo menos dois papéis importantes. Em primeiro lugar, duas subunidades de TFIIIH são helicases, que podem desembrulhar o DNA em torno do local de iniciação. (These subunits of TFIIIH are also required for nucleotide excision repair, as discussed in Chapter 5.,) Outra subunidade de TFIIH é uma proteína quinase que fosforila repetidas sequências presentes no C-terminal do domínio do maior subunidade da RNA polimerase II. Fosforilação destas sequências é pensado para o lançamento da polimerase a partir de sua associação com o início do complexo, permitindo que ele continue ao longo do modelo, como ele alonga o crescimento de RNA de cadeia.
In addition to a TATA box, the promoters of many genes transcribed by RNA polymerase II contain a second important sequence element (an INR, or Inr, sequence) that spans the transcription start site., Além disso, alguns promotores da RNA polimerase II contêm apenas um elemento Inr, sem caixa de dados. A iniciação nesses promotores ainda requer TFIID (e TBP), embora a TBP obviamente não reconheça esses promotores por vincular diretamente à sequência TATA. Em vez disso, outras subunidades de TFIID (TAFs) parecem ligar-se às sequências Inr. Esta ligação recruta TBP ao promotor e TFIIB, polimerase II e factores de transcrição adicionais, reunindo-se em seguida, tal como já descrito. A TBP desempenha assim um papel central no início da transcrição da polimerase II, mesmo em promotores que não possuem uma caixa de TATA.,
apesar do desenvolvimento de Sistemas in vitro e da caracterização de vários factores gerais de transcrição, muito resta a aprender sobre o mecanismo de transcrição da polimerase II nas células eucarióticas. O recrutamento sequencial de factores de transcrição aqui descrito representa o sistema mínimo necessário para a transcrição in vitro; podem ser necessários factores adicionais dentro da célula. Além disso, a ARN polimerase II parece ser capaz de associar-se a alguns factores de transcrição in vivo antes da montagem de um complexo de transcrição no ADN., Em particular, foram detectados complexos pré-formados de RNA polimerase II com TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIIIH e outras proteínas reguladoras transcritionais em células de levedura e de mamíferos. Estes grandes complexos (denominados holoenzimas da polimerase II) podem ser recrutados para um promotor através da interacção directa com a TFIID (figura 6.14). A contribuição relativa da montagem faseada de factores individuais versus o recrutamento da holoenzima RNA polimerase II para promotores dentro da célula, por conseguinte, permanece por determinar.
Figura 6.,14
ARN polimerase II holoenzima. A holoenzima consiste de um complexo pré-formado de ARN polimerase II, os fatores de transcrição gerais TFIIB, TFIIE, TFIIF e TFIIIH, e várias outras proteínas que ativam a transcrição. Este complexo pode ser recrutado (mais…)