Interested Article - Терминатор (молекулярная биология)

Термина́тор ( англ. Terminator ) — нуклеотидная последовательность ДНК , на которой завершается транскрипция гена или оперона . Как правило, последовательность терминатора такова, что комплементарная ей последовательность в мРНК вызывает выход новосинтезированного транскрипта из транскрипционного комплекса. Эта последовательность в мРНК может сама по себе вызывать терминацию за счёт собственной , а может привлекать особые белки — факторы терминации. После высвобождения РНК-полимераза и транскрипционные факторы приступают к транскрипции другого гена.

У прокариот

Ро-независимая (сверху) и ро-зависимая (снизу) терминация транскрипции у прокариот

У прокариот существует два механизма терминации: ро-зависимый и ро-независимый . Ро-зависимые терминаторы функционируют посредством особого белка — ро-фактора , который обладает РНК - хеликазной активностью и разрушает комплекс ДНК, мРНК и РНК-полимеразы. Ро-зависимые терминаторы встречаются у бактерий и фагов . Ро-зависимые терминаторы находятся ниже стоп-кодона , на котором завершается трансляция , и представляют собой неструктурированные, обогащённые цитозином последовательности в мРНК, известные как rut -сайты (от англ. Rho utilization site ), после которых находятся точки остановки транскрипции ( англ. tsp от transcription stop point ) . Консенсусная последовательность для rut -сайтов не установлена. Rut -сайт выступает в роли места посадки ро-фактора на мРНК и его активатора. Активированный ро-фактор начинает гидролизовать АТФ и за счёт энергии гидролиза движется вдоль мРНК, пока не столкнётся с РНК-полимеразой, остановившейся на tsp -сайте. Контакт между ро-фактором и РНК-полимеразой стимулирует распад транскрипционного комплекса за счёт аллостерических эффектов ро-фактора на РНК-полимеразу .

Ро-независимые терминаторы формируют шпильки в структуре синтезирующегося транскрипта, которые при столкновении с РНК-полимеразой вызывают диссоциацию комплекса ДНК, мРНК и РНК-полимеразы. Типичный ро-независимый терминатор состоит из 20 нуклеотидов , обогащён парами G C и обладает , а вслед за ним следует обогащённый тимином участок (поли(Т)-тракт), которому в мРНК соответствует участок, обогащённый урацилом . Предположительный механизм работы ро-независимых терминаторов заключается в том, что шпилька вызывает остановку РНК-полимеразы, из-за которой повышается вероятность диссоциации фермента от матрицы . Кроме того, со шпилькой взаимодействует фактор элонгации транскрипции NusA, который способствует терминации транскрипции .

У эукариот

У эукариот сигналы терминации транскрипции распознаются факторами терминации, которые взаимодействуют с РНК-полимеразой II и ускоряют процесс терминации. Когда в мРНК синтезируется сигнал полиаденилирования , то белки (от англ. cleavage and polyadenylation specificity factor ) и (от англ. cleavage stimulation factor ) переходят на него с C-концевого домена РНК-полимеразы II. Эти два фактора затем привлекают другие белки, которые вносят разрыв в транскрипт, высвобождая мРНК из транскрипционного комплекса, и добавляют к 3'-концу мРНК хвост из приблизительно 200 адениновых нуклеотидов в ходе процесса, известного как полиаденилирование. В это время РНК-полимераза продолжает транскрипцию ещё от нескольких сотен до нескольких тысяч нуклеотидов и в конце концов диссоциирует с ДНК по не до конца известному механизму. Существуют две основные гипотезы на этот счёт: модель торпедо и аллостерическая модель .

Когда синтез собственно мРНК завершён и в неё внесён разрыв в сигнале полиаденилирования, оставшаяся слева от разрыва часть транскрипта всё ещё комплементарно связана с ДНК и РНК-полимеразой, которая продолжает транскрипцию. Далее экзонуклеаза связывается с остатком транскрипта, всё ещё связанным с матрицей, и начинает отщеплять по одному нуклеотиду с его 5'-конца, постепенно приближаясь к продолжающей транскрипцию РНК-полимеразе II. У человека в роли такой экзонуклеазы выступает белок . В конце концов, согласно модели торпедо, экзонуклеаза «догоняет» РНК-полимеразу II и сталкивает её с матрицы, разрушая остаточный транскрипт и вызывая терминацию транскрипции. XRN2 может не сталкивать фермент с ДНК, а «выбивать» ДНК из-под него . Механизм этого процесса неясен, и маловероятно, что в его основе лежит только лишь диссоциация .

Согласно альтернативной модели, известной как аллостерическая модель, терминация обусловлена структурными изменениями в РНК-полимеразе, которые вызваны взаимодействием с определёнными белками или, напротив, утратой связи с другими. Структурные изменения РНК-полимеразы приводят к тому, что она диссоциирует с матрицы, причём они происходят уже после того, как РНК-полимераза синтезирует сигнал полиаденилирования. Когда РНК-полимераза синтезирует сигнал полиаденилирования, она претерпевает конформационные изменения, в результате которых с её C-концевого домена уходят определённые белки. Конформационные изменения снижают процессивность РНК-полимеразы, повышая вероятность её диссоциации. В этой модели, известной как аллостерическая модель, терминация обусловлена не разрушением остатков транскрипта, а снижением эффективности работы РНК-полимеразы, которое повышает вероятность её диссоциации .

Примечания

  1. Richardson Lislott V. , Richardson John P. (англ.) // Journal of Biological Chemistry. — 1996. — 30 August ( vol. 271 , no. 35 ). — P. 21597—21603 . — ISSN . — doi : . [ ]
  2. Ciampi M. S. (англ.) // Microbiology (Reading, England). — 2006. — September ( vol. 152 , no. Pt 9 ). — P. 2515—2528 . — doi : . — . [ ]
  3. Epshtein V. , Dutta D. , Wade J. , Nudler E. (англ.) // Nature. — 2010. — 14 January ( vol. 463 , no. 7278 ). — P. 245—249 . — doi : . — . [ ]
  4. von Hippel P. H. (англ.) // Science. — 1998. — 31 July ( vol. 281 , no. 5377 ). — P. 660—665 . — doi : . [ ]
  5. Gusarov Ivan , Nudler Evgeny. (англ.) // Molecular Cell. — 1999. — April ( vol. 3 , no. 4 ). — P. 495—504 . — ISSN . — doi : . [ ]
  6. Santangelo T. J. , Artsimovitch I. (англ.) // Nature Reviews. Microbiology. — 2011. — May ( vol. 9 , no. 5 ). — P. 319—329 . — doi : . — . [ ]
  7. Watson, J. Molecular Biology of the Gene (англ.) . — (англ.) , 2008. — P. 410—411. — ISBN 978-0-8053-9592-1 .
  8. Rosonina E. , Kaneko S. , Manley J. L. (англ.) // Genes & Development. — 2006. — 1 May ( vol. 20 , no. 9 ). — P. 1050—1056 . — doi : . — . [ ]
  9. Luo W. , Bentley D. (англ.) // Cell. — 2004. — 29 December ( vol. 119 , no. 7 ). — P. 911—914 . — doi : . — . [ ]
  10. Luo W. , Johnson A. W. , Bentley D. L. (англ.) // Genes & Development. — 2006. — 15 April ( vol. 20 , no. 8 ). — P. 954—965 . — doi : . — . [ ]
Источник —

Same as Терминатор (молекулярная биология)