General Factori de Transcripție și Inițierea de Transcriere de ARN Polimeraza II
Pentru ARN polimeraza II este responsabil pentru sinteza de arnm care codifică proteine, gene, acesta a fost obiectul celor mai multe studii de transcripție la eucariote. Încercările timpurii de a studia această enzimă au indicat că activitatea sa este diferită de cea a ARN polimerazei procariote., Transcrierea exactă a genelor bacteriene care poate fi realizată in vitro prin simpla adăugare a ARN polimerazei purificate la ADN care conține un promotor nu este posibilă în sistemele eucariote. Baza acestei diferențe a fost elucidată în 1979, când Robert Roeder și colegii săi au descoperit că ARN polimeraza II este capabilă să inițieze transcrierea numai dacă se adaugă proteine suplimentare la reacție. Astfel, transcripția în sistemul eucariot pare să necesite factori de inițiere distincți care (spre deosebire de factorii σ bacterieni) nu au fost asociați cu polimeraza.,fracționarea biochimică a extractelor nucleare a dus acum la identificarea proteinelor specifice (numite factori de transcripție) care sunt necesare pentru ARN polimeraza II pentru a iniția transcripția. Într-adevăr, identificarea și caracterizarea acestor factori reprezintă o parte importantă a eforturilor continue de a înțelege transcripția în celulele eucariote. Au fost definite două tipuri generale de factori de transcripție. Factorii generali de transcripție sunt implicați în transcripția de la toți promotorii polimerazei II și, prin urmare, fac parte din mecanismul de transcripție de bază., Factorii suplimentari de transcripție (discutați mai târziu în capitol) se leagă de secvențele ADN care controlează expresia genelor individuale și sunt astfel responsabili pentru reglarea expresiei genelor.pentru inițierea transcripției prin ARN polimeraza II în sistemele reconstituite in vitro sunt necesari cinci factori generali de transcripție (figura 6.12). Promotorii multor gene transcrise de polimeraza II conțin o secvență similară cu nucleotidele TATAA 25 până la 30 în amonte de locul de pornire a transcripției., Această secvență (numită caseta TATA) seamănă cu elementul de secvență -10 al promotorilor bacterieni, iar rezultatele introducerii mutațiilor în secvențele TATAA și-au demonstrat rolul în inițierea transcripției. Primul pas în formarea unui complex de transcripție este legarea unui factor general de transcripție numit TFIID la caseta TATA (TF indică factorul de transcripție; II indică polimeraza II)., TFIID este ea însăși compusă din mai multe subunități, inclusiv TATA-proteine de legare (TBP), care se leagă în mod specific la TATAA succesiune de consens, și 10-12 alte polipeptide, numit TBP-factori asociați (TAFs). TBP leagă apoi un al doilea factor general de transcripție (TFIIB) formând un complex TBP-TFIIB la promotor (figura 6.13). TFIIB la rândul său, servește ca o punte de ARN polimeraza, care se leagă de TBP-TFIIB complex în asociere cu un al treilea factor, TFIIF.
figura 6.12
formarea unui complex de transcriere a polimerazei II., Mulți promotori ai polimerazei ii au o cutie TATA (secvența consensului TATAA) de 25 până la 30 de nucleotide în amonte de site-ul de pornire a transcrierii. Această secvență este recunoscută de factorul de transcriere TFIID ,care (mai mult…)
Figura 6.13
Model de TBP-TFIIB complex legat de ADN. ADN-ul este prezentat ca o figură de băț constând din fire galbene și verzi, cu locul inițierii transcrierii desemnat +1. TBP este format din două repetări, Albastru deschis și albastru închis. TFIIB repetă (mai mult…,după recrutarea ARN polimerazei II la promotor, legarea a doi factori suplimentari (TFIIE și TFIIH) este necesară pentru inițierea transcripției. TFIIH este un factor multisubunitar care pare să joace cel puțin două roluri importante. În primul rând, două subunități de TFIIH sunt helicaze, care pot relaxa ADN-ul în jurul locului de inițiere. (Aceste subunități de TFIIH sunt, de asemenea, necesare pentru repararea exciziei nucleotidelor, așa cum s-a discutat în Capitolul 5.,) O altă subunitate a TFIIH este o protein kinază care phosphorylates secvențe repetate prezent în capătul C-terminal de cea mai mare subunitate a ARN polimerazei II. Fosforilarea acestor secvențe este gandit pentru a elibera polimeraza de la asocierea sa cu inițierea complexe, permițându-i să continua de-a lungul șablon ca se prelungeste în creștere ARN lanț.în plus față de o casetă TATA, promotorii multor gene transcrise de ARN polimeraza II conțin un al doilea element de secvență important (o secvență inițiator sau INR) care se întinde pe site-ul de pornire a transcrierii., Mai mult, unii promotori de ARN polimerază II conțin doar un element INR, fără cutie TATA. Inițierea la acești promotori necesită încă TFIID (și TBP), chiar dacă TBP nu recunoaște în mod evident acești promotori prin legarea directă la secvența TATA. În schimb, alte subunități de TFIID (TAFs) par să se lege de secvențele INR. Această legare recrutează TBP la promotor, iar TFIIB, polimeraza II și factorii de transcripție suplimentari se asamblează după cum s-a descris deja. TBP joacă astfel un rol central în inițierea transcrierii polimerazei II, chiar și pe promotorii care nu au o cutie TATA.,în ciuda dezvoltării sistemelor in vitro și a caracterizării mai multor factori generali de transcripție, rămân multe de învățat cu privire la mecanismul transcripției polimerazei II în celulele eucariote. Recrutarea secvențială a factorilor de transcripție descriși aici reprezintă sistemul minim necesar pentru transcripție in vitro; pot fi necesari factori suplimentari în interiorul celulei. Mai mult, ARN polimeraza II pare să se poată asocia cu unii factori de transcripție in vivo înainte de asamblarea unui complex de transcripție pe ADN., În special, preformate complexe de ARN polimeraza II cu TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, și alte transcripțional proteine reglatoare au fost detectate în ambele drojdie și celule de mamifere. Aceste complexe mari (numite holoenzime ale polimerazei ii) pot fi recrutate la un promotor prin interacțiune directă cu TFIID (figura 6.14). Contribuțiile relative ale asamblării treptate a factorilor individuali față de recrutarea HOLOENZIMEI ARN polimerazei II la promotorii din celulă rămân astfel determinate.
Figura 6.,14
ARN polimerază ii holoenzimă. La holoenzyme constă dintr-un preformate complex de ARN polimeraza II, în general, factori de transcriere TFIIB, TFIIE, TFIIF, și TFIIH, și mai multe alte proteine care activeaza transcrierea. Acest complex poate fi recrutat (mai mult…)