Terminaattori (molekyylibiologia)

Terminator ( eng.  Terminator ) - DNA - nukleotidisekvenssi , joka päättää geenin tai operonin transkription . Pääsääntöisesti terminaattorin sekvenssi on sellainen, että sen komplementaarinen sekvenssi mRNA: ssa aiheuttaa juuri syntetisoidun transkriptin vapautumisen transkriptiokompleksista. Tämä mRNA:ssa oleva sekvenssi voi itsessään aiheuttaa lopetuksen omasta sekundaarirakenteestaan tai se voi houkutella erityisiä proteiineja  - terminaatiotekijöitä. Vapautuessaan RNA-polymeraasi ja transkriptiotekijät jatkavat toisen geenin transkriptiota.

Prokaryooteissa

Prokaryooteissa on kaksi lopetusmekanismia: rho-riippuvainen ja rho-riippumaton . Ro-riippuvaiset terminaattorit toimivat erityisen proteiini- ro - tekijän kautta , jolla on RNA - helikaasiaktiivisuutta ja joka tuhoaa DNA-, mRNA- ja RNA-polymeraasikompleksin. Rho-riippuvaisia ​​terminaattoreita löytyy bakteereista ja faageista . Rho-riippuvaiset terminaattorit sijaitsevat lopetuskodonin alapuolella, johon translaatio päättyy , ja ovat rakenteettomia, sytosiinia sisältäviä sekvenssejä mRNA:ssa, jotka tunnetaan rut -kohtina ( englanninkielisestä  Rho-käyttöpaikasta ), jonka jälkeen on transkription lopetuspisteet ( englanniksi ).  tl transkription lopetuspisteestä ) [ 1] . Juuripaikkojen konsensussekvenssiä ei ole vahvistettu. Rut -kohta toimii kohtana rho-tekijän sitoutumiselle mRNA:han ja sen aktivaattoriin. Aktivoitunut rho-tekijä alkaa hydrolysoida ATP :tä ja liikkuu hydrolyysienergiasta johtuen mRNA:ta pitkin, kunnes se törmää tsp-kohtaan pysähtyneen RNA- polymeraasin kanssa . Rho-tekijän ja RNA-polymeraasin välinen kosketus stimuloi transkriptiokompleksin hajoamista johtuen rho-tekijän allosteerisista vaikutuksista RNA-polymeraasiin [2] [3] .

Rho-riippumattomat terminaattorit muodostavat syntetisoidun transkriptin rakenteeseen hiusneuloja , jotka törmätessään RNA-polymeraasiin aiheuttavat DNA-, mRNA- ja RNA-polymeraasikompleksin dissosioitumisen . Tyypillinen rho-riippumaton terminaattori koostuu 20 nukleotidista , on rikastettu GC- pareilla ja sillä on dyadisymmetria , ja sitä seuraa tymiinirikas alue (poly(T) -tract ), joka vastaa mRNA:ssa rikastettua aluetta. urasiilissa . _ Rho-riippumattomien terminaattoreiden oletettu mekanismi on, että hiusneula pysäyttää RNA-polymeraasin, mikä lisää todennäköisyyttä, että entsyymi irtoaa templaatista [4] [5] . Lisäksi transkription elongaatiotekijä NusA on vuorovaikutuksessa hiusneulan kanssa, mikä myötävaikuttaa transkription lopettamiseen [6] .

Eukaryooteissa

Eukaryooteissa transkription lopetussignaalit tunnistavat lopetustekijät, jotka ovat vuorovaikutuksessa RNA-polymeraasi II :n kanssa ja nopeuttavat lopetusprosessia . Kun polyadenylaatiosignaali syntetisoidaan mRNA: ssa, proteiinit CPSF ( englanninkielisestä pilkkoutumis- ja polyadenylaatiospesifisyystekijästä ) ja CstF ( englanninkielisestä pilkkoutumistimulaatiotekijästä ) siirtyvät siihen RNA-polymeraasin C-terminaalisesta domeenista. II. Nämä kaksi tekijää värväävät sitten muita proteiineja, jotka rikkovat transkriptin vapauttaen mRNA:n transkriptiokompleksista ja lisäävät noin 200 adeniininukleotidin hännän mRNA:n 3'-päähän prosessissa, joka tunnetaan nimellä polyadenylaatio. Tällä hetkellä RNA-polymeraasi jatkaa transkriptiota useiden satojen - useiden tuhansien nukleotidien ajan ja lopulta dissosioituu DNA:sta mekanismilla, jota ei täysin tunneta. Tältä osin on olemassa kaksi päähypoteesia: torpedomalli ja allosteerinen malli [7] [8] .   

Kun itse mRNA:n synteesi on valmis ja siihen on lisätty katkos polyadenylaatiosignaalissa, katkon vasemmalle puolelle jäävä osa transkriptista on edelleen sitoutunut komplementaarisesti DNA- ja RNA-polymeraasiin, joka jatkaa transkriptiota. Seuraavaksi eksonukleaasi sitoutuu muuhun transkriptiin, joka on edelleen yhteydessä templaatin kanssa, ja alkaa katkaista yhden nukleotidin 5'-päästään lähestyen vähitellen RNA-polymeraasi II:ta, joka jatkaa transkriptiota. Ihmisillä XRN2 -proteiini toimii tällaisena eksonukleaasina . Lopulta torpedomallin mukaan eksonukleaasi ottaa kiinni RNA-polymeraasi II:n ja työntää sen pois templaatista, tuhoten jäljelle jääneen transkriptin ja aiheuttaen transkription lopettamisen. Sen sijaan, että XRN2 törmää entsyymiin DNA:han, se voi "poistaa" DNA:n alta [9] . Tämän prosessin mekanismi ei ole selvä, ja on epätodennäköistä, että se perustuu vain dissosiaatioon [10] .

Vaihtoehtoisen mallin, joka tunnetaan nimellä allosteerinen malli, mukaan lopettaminen johtuu RNA-polymeraasin rakenteellisista muutoksista, jotka aiheutuvat vuorovaikutuksesta tiettyjen proteiinien kanssa tai päinvastoin yhteyden katkeamisesta muihin. Rakenteelliset muutokset RNA-polymeraasissa johtavat sen dissosioitumiseen matriisista, ja ne tapahtuvat sen jälkeen, kun RNA-polymeraasi syntetisoi polyadenylaatiosignaalin. Kun RNA-polymeraasi syntetisoi polyadenylaatiosignaalin, se käy läpi konformaatiomuutoksen , joka saa tietyt proteiinit poistumaan C-terminaalisesta domeenistaan. Konformaatiomuutokset vähentävät RNA-polymeraasin prosessiivisuutta , mikä lisää sen dissosioitumisen todennäköisyyttä. Tässä allosteerisena mallina tunnetussa mallissa terminaatio ei johdu transkriptiotähteiden tuhoutumisesta, vaan RNA-polymeraasin tehokkuuden heikkenemisestä, mikä lisää sen dissosioitumisen todennäköisyyttä [7] .

Muistiinpanot

1. ↑ Richardson Lislott V. , Richardson John P. Rho-riippuvaista transkription lopettamista hallitsevat ensisijaisesti terminaattorin ylävirran Rho-käytön (rut) sekvenssit  //  Journal of Biological Chemistry. - 1996. - 30. elokuuta ( nide 271 , nro 35 ). - P. 21597-21603 . — ISSN 0021-9258 . doi : 10.1074 / jbc.271.35.21597 .
2. ↑ Ciampi MS Rho-riippuvaiset terminaattorit ja transkription lopetus.  (Englanti)  // Mikrobiologia (Reading, Englanti). - 2006. - Syyskuu ( osa 152 , nro Pt 9 ). - P. 2515-2528 . - doi : 10.1099/mikrofoni.0.28982-0 . — PMID 16946247 .
3. ↑ Epshtein V. , Dutta D. , Wade J. , Nudler E. Rho-riippuvaisen transkription lopettamisen allosteerinen mekanismi.  (englanniksi)  // Luonto. - 2010. - 14. tammikuuta ( nide 463 , nro 7278 ). - s. 245-249 . - doi : 10.1038/luonto08669 . — PMID 20075920 .
4. ↑ von Hippel PH Transkriptiokompleksin integroitu malli pidentämisessä, terminaatiossa ja editoinnissa   // Tiede . - 1998. - 31. heinäkuuta ( nide 281 , nro 5377 ). - s. 660-665 . - doi : 10.1126/tiede.281.5377.660 .
5. ↑ Gusarov Ivan , Nudler Evgeny. Sisäisen transkription lopettamisen mekanismi  (englanti)  // Molecular Cell. - 1999. - huhtikuu ( osa 3 , nro 4 ). - s. 495-504 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/S1097-2765(00)80477-3 .
6. ↑ Santangelo TJ , Artsimovitch I. Lopetus ja antiterminaatio: RNA-polymeraasi pyörittää stop-merkkiä.  (englanniksi)  // Luontoarvostelut. mikrobiologia. - 2011. - toukokuu ( osa 9 , nro 5 ). - s. 319-329 . - doi : 10.1038/nrmicro2560 . — PMID 21478900 .
7. ↑ 1 2 Watson, J. Molecular Biology of the Gene  . Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2008. - s. 410-411. - ISBN 978-0-8053-9592-1 .
8. ↑ Rosonina E. , Kaneko S. , Manley JL Transkription lopettaminen: eroaminen on vaikeaa.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2006. - 1. toukokuuta ( nide 20 , nro 9 ). - s. 1050-1056 . - doi : 10.1101/gad.1431606 . — PMID 16651651 .
9. ↑ Luo W. , Bentley D. Ribonukleolyyttinen rotta torpedoi RNA-polymeraasi II:ta.  (englanniksi)  // Solu. - 2004. - 29. joulukuuta ( nide 119 , nro 7 ). - s. 911-914 . - doi : 10.1016/j.cell.2004.11.041 . — PMID 15620350 .
10. ↑ Luo W. , Johnson AW , Bentley DL Rat1:n rooli mRNA:n 3'-pään prosessoinnin kytkemisessä transkription lopettamiseen: vaikutukset yhtenäiseen allosteeriseen torpedomalliin.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2006. - 15. huhtikuuta ( nide 20 , nro 8 ). - s. 954-965 . - doi : 10.1101/gad.1409106 . — PMID 16598041 .