RNK polimeraza I - RNA polymerase I

RNK polimeraza 1 (shuningdek, nomi bilan tanilgan Pol I) yuqoriroqda eukaryotlar, polimeraza faqat shu ko'chiradi ribosomal RNK (lekin emas 5S rRNK tomonidan sintezlanadi RNK polimeraza III ), a da sintez qilingan umumiy RNKning 50% dan ortig'ini tashkil etadigan RNK turi hujayra.[1]

Tuzilishi va funktsiyasi

Pol I 590 kDa ferment bo'lib, u 14 dan iborat oqsil subbirliklari (polipeptidlar ) va uning kristall tuzilishi xamirturushda Saccharomyces cerevisiae 2013 yilda 2.8Å rezolyutsiyasida hal qilindi.[2] Uning o'n ikkita bo'linmasida o'xshash yoki o'xshash o'xshashlar mavjud RNK polimeraza II (Pol II) va RNK polimeraza III (Pol III). Qolgan ikkita kichik bo'linma Pol II boshlang'ich omillari bilan bog'liq va Pol III tarkibidagi homologlarga ega.

Ribozomal DNK transkripsiya faqat bilan cheklangan nukleus, bu erda 42,9-kb rDNA genining taxminan 400 nusxasi mavjud bo'lib joylashtirilgan tandem takrorlanadi yilda yadroli tashkilotchi mintaqalar. Har bir nusxada ~ 13,3 kb ketma-ketligi kodlangan 18S, 5.8S, va 28S RNK molekulalari, ikkitasi bilan o'zaro bog'langan ichki transkripsiyalangan bo'shliqlar, ITS1 va ITS2 va 5 '' tashqi transkripsiya qilingan spacer va 3 '' tashqi transkripsiya qilingan spacer tomonidan yuqori oqimda yonma-yon joylashgan.[3][4] Ushbu komponentlar bir-biriga transkripsiyadan o'tib 45S oldingi rRNKni hosil qiladi.[5] 45S oldingi rRNK transkripsiyadan so'ng C / D qutisi va H / ACA qutisi bilan bo'linadi. snoRNAlar,[6] ikkita bo'shliqni olib tashlash va natijada uchta rRNK ni bosqichma-bosqich ketma-ket bajarish.[7] 5S ribosomal RNK Pol III tomonidan transkripsiyalanadi. Pol I transkripsiyasining soddaligi tufayli u eng tez ta'sir qiluvchi polimeraza hisoblanadi va eksponent ravishda o'sib boruvchi hujayralardagi hujayra transkripsiyasi darajasining 60% gacha o'z hissasini qo'shadi.

Yilda Saccharomyces cerevisiae, 5S rDNA rDNA takrorlanishida yotishning g'ayrioddiy xususiyatiga ega. Uning yonida transkripsiyasiz NTS1 va NTS2 oraliqlari joylashgan va Pol III tomonidan orqaga, rDNA ning qolgan qismidan alohida transkripsiya qilingan.[7]

RRNK transkripsiyasini tartibga solish

Hujayraning o'sish darajasi to'g'ridan-to'g'ri oqsil sintezining tezligiga bog'liq bo'lib, uning o'zi ribosoma sintezi va rRNK transkripsiyasi bilan chambarchas bog'liqdir. Shunday qilib, hujayra ichidagi signallar rRNK sintezini oqsillarni tarjima qilishning boshqa tarkibiy qismlari bilan muvofiqlashtirishi kerak. Myc RNK-polimeraza I orqali rRNK transkripsiyasini rag'batlantirish uchun inson ribosomal DNK bilan bog'lanishi ma'lum.[8] RRNK sintezi va Pol I vositachiligidagi transkripsiyasini to'g'ri boshqarilishini ta'minlaydigan ikkita o'ziga xos mexanizm aniqlandi.

Transkripsiya uchun mavjud bo'lgan juda ko'p sonli rDNA genlarini (bir necha yuzlab) hisobga olib, birinchi mexanizm ma'lum bir vaqtda transkripsiyalangan genlar sonini o'zgartirishni o'z ichiga oladi. Sutemizuvchilar hujayralarida faol rDNK genlari soni hujayra turlari va darajasi orasida o'zgarib turadi farqlash. Umuman olganda, hujayra tobora farqlanib borishi bilan, u kamroq o'sishni talab qiladi va shuning uchun rRNK sintezining pasayishiga va transkripsiyalanayotgan rDNK genlarining pasayishiga olib keladi. RRNK sintezi rag'batlantirilganda SL1 (selektivlik koeffitsienti 1) ga bog'lanadi targ'ibotchilar ilgari jim bo'lgan rDNK genlari va Pol I bog'laydigan va rRNKning transkripsiyasini boshlaydigan boshlang'ich kompleksini jalb qiladi.

RRNK transkripsiyasidagi o'zgarishlar transkriptsiya tezligining o'zgarishi orqali ham bo'lishi mumkin. Pol I transkripsiyasini tezligini oshiradigan aniq mexanizm hali noma'lum bo'lsa-da, dalillar shuni ko'rsatdiki, rRNK sintezi faol transkripsiyalangan rDNK sonini o'zgartirmasdan ko'payishi yoki kamayishi mumkin.

Transkripsiya davri

Jarayonida transkripsiya (har qanday polimeraza bo'yicha) uchta asosiy bosqich mavjud:

  1. Boshlanish: genlarda RNK polimeraza kompleksini qurish targ'ibotchi yordamida transkripsiya omillari
  2. Uzayish: genning ko'p qismini tegishli RNK ketma-ketligiga haqiqiy transkripsiyasi
  3. Tugatish: RNK transkripsiyasini to'xtatish va RNK polimeraza kompleksini demontaj qilish.

Boshlash

Pol I yo'qligini talab qiladi TATA qutisi promouterda, buning o'rniga -200 dan -107 gacha bo'lgan yuqori boshqaruv elementiga (UCE) va -45 va +20 oralig'ida joylashgan yadro elementiga tayanadi.[9][10]

  1. Oldinga qarab dimerik eukaryotik majburiy omil (UBF ) UCE va yadro elementini bog'laydi.
  2. UBF oqsil kompleksini yollaydi va bog'laydi SL1 odamlarda (yoki sichqonchada TIF-IB) TATA bilan bog'lovchi oqsil (TBP) va uchta TBP bilan bog'liq omillar (TAFlar).[11][12]
  3. UBF dimerida bir nechta yuqori mobillik guruhi qutilari mavjud (HMG qutilari ) UCE va asosiy elementlarning aloqa qilishiga imkon beruvchi ilmoqlarni yuqori oqim mintaqasiga kiritadi.
  4. RRN3 / TIF-IA fosforillangan va Pol I ni bog'laydi.
  5. Pol I UBF / SL1 kompleksiga RRN3 / TIF-IA orqali bog'lanadi va transkripsiya boshlanadi.

Ushbu jarayon turli xil organizmlarda o'zgaruvchan ekanligini unutmang.[10]

Uzayish

Pol I promouterdan qochib chiqib ketayotganda, UBF va SL1-promotorlar bog'langan bo'lib, boshqa Pol I ni jalb qilishga tayyor, Haqiqatan ham har bir faol rDNA geni bir vaqtning o'zida bir nechta transkripsiyadan o'tishi mumkin, aksincha Pol II transkripsiyalangan genlaridan farq qiladi. bir vaqtning o'zida bitta kompleks. Uzayish in vitro to'siqsiz davom etayotgan bo'lsa-da, bu jarayon hujayrada sodir bo'ladimi yoki yo'qligini hozircha aniq emas nukleosomalar. Pol I nukleosomalar orqali ularni yozib oladimi yoki ularni chetlab o'tadimi yoki buzadimi, ehtimol xromatinni qayta ishlash faoliyati yordam beradi. Bundan tashqari, UBF shuningdek ijobiy reaktsiya vazifasini o'tashi mumkin, bu esa anti-repressor funktsiyasi orqali Pol I cho'zilishini kuchaytiradi. Qo'shimcha omil, TIF-IC, shuningdek, transkripsiyaning umumiy tezligini rag'batlantirishi va Pol I ning pauzasini bostirishi mumkin, chunki Pol I rDNA bo'ylab harakatlanayotganda, o'roqlar kompleksdan oldinda ham, orqada ham shakllanadi. Bular ochilmagan topoizomeraza I yoki II, ma'lum vaqt oralig'ida, Pol II vositachiligidagi transkripsiyada ko'rinadigan narsalarga o'xshash.[iqtibos kerak ]

Uzayish DNK zarar ko'rgan joylarda to'xtatilishi mumkin. Transkripsiya bilan bog'langan tuzatish Pol II-transkripsiyalangan genlarga o'xshash tarzda sodir bo'ladi va TFIIH, CSB va XPG kabi bir nechta DNKni tiklaydigan oqsillarni mavjudligini talab qiladi.

Tugatish

Yuqori ökaryotlarda, TTF-I transkriptsiya qilingan mintaqaning 3 'uchida tugatish joyini bog'laydi va egiladi. Bu Pol I ni pauza qilishga majbur qiladi. TTF-I, transkript-chiqaruvchi omil yordamida PTRF va T ga boy mintaqa Pol I ni transkripsiyani tugatishga va DNK va yangi transkriptdan ajralib chiqishga undaydi. Dalillar shuni ko'rsatadiki, yuqori rRNK ishlab chiqarishda to'xtatish tezlikni cheklashi mumkin. Keyin TTF-I va PTRF Pol I tomonidan transkripsiyani bir xil rDNA genida qayta boshlashni rag'batlantiradi, masalan, kurtak ochadigan xamirturush kabi organizmlarda bu jarayon ancha murakkab bo'lib tuyuladi va hali ham to'liq tushuntirib berilmagan.[iqtibos kerak ]

Rekombinatsiya nuqtasi

Rekombinatsiya nuqtalari bor DNK mahalliyni ko'paytiradigan ketma-ketliklar rekombinatsiya. Xamirturushdagi HOT1 ketma-ketligi eng yaxshi o'rganilganlardan biridir mitotik rekombinatsiya nuqtalari. HOT1 ketma-ketligi RNK polimeraza I transkripsiyasini o'z ichiga oladi targ'ibotchi. RNK-polimeraza I-da nuqson bo'lgan xamirturush mutant shtammida rekombinatsiyani rag'batlantirishdagi HOT1 faolligi bekor qilinadi. HOT1 ketma-ketligidagi promotorga bog'liq bo'lgan RNK polimeraza I transkripsiyasi faolligi darajasi yaqin atrofdagi mitotik rekombinatsiya darajasini aniqlashga o'xshaydi.[13]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Rassel, Jeki; Zomerdijk, Joost C B M (2006). "RNK polimeraza I transkripsiyasi apparati". Biokimyoviy jamiyat simpoziumi. 73 (73): 203–16. doi:10.1042 / bss0730203. PMC  3858827. PMID  16626300.
  2. ^ Engel, Kristof; Seynsberi, Sara; Cheung, Alan S.; Kostrewa, Dirk; Kramer, Patrik (2013 yil 23 oktyabr). "RNK polimeraza I tuzilishi va transkripsiyasini tartibga solish". Tabiat. 502 (7473): 650–655. Bibcode:2013 yil Natur.502..650E. doi:10.1038 / tabiat12712. hdl:11858 / 00-001M-0000-0015-3B48-5. PMID  24153182. S2CID  205236187.
  3. ^ Zentner, Gabriel E; Sayaxova, Alina; Manaenkov, Pavel; Adams, Mark D; Scacheri, Peter C (2011 yil 25-fevral). "Inson ribosomal DNKning integral genomik tahlili". Nuklein kislotalarni tadqiq qilish. 39 (12): 4949–4960. doi:10.1093 / nar / gkq1326. PMC  3130253. PMID  21355038. Olingan 16 dekabr 2014.
  4. ^ Edger, Patrik P; Tang, Mishel; Qush, Kevin A; Mayfild, Dastin R; Konant, Geyvin; Mummenxof, Klaus; Koch, Markus A; Pires, J Kris (2014 yil 1-iyul). "Yadro rRNK ichki transkripsiya qilingan ajratgichlarning ikkinchi darajali tuzilishini tahlil qilish va uning Brassicaceae (xantal) bo'ylab filogenetik foydasini baholash". PLOS ONE. 9 (7): e101341. Bibcode:2014PLoSO ... 9j1341E. doi:10.1371 / journal.pone.0101341. PMC  4077792. PMID  24984034.
  5. ^ Appling, dekan; Entoni-Keyxill, Spenser; Metyus, Kristofer (2016). Biokimyo: tushunchalar va aloqalar. Xoboken, Nyu-Jersi: Pirson. p. 742. ISBN  978-0-321-83992-3.
  6. ^ Uotkins, Nikolas J.; Bohnsack, Markus T. (2012 yil may). "C / D va H / ACA snoRNP qutisi: ribosomal RNKni modifikatsiya qilish, qayta ishlash va dinamik katlamadagi asosiy o'yinchilar". Wiley fanlararo sharhlari: RNK. 3 (3): 397–414. doi:10.1002 / wrna.117. PMID  22065625.
  7. ^ a b Venema, Yaap; Tollervey, Devid (1999 yil dekabr). "Saccharomyces cerevisiae-da ribosoma sintezi". Genetika fanining yillik sharhi. 33 (1): 261–311. doi:10.1146 / annurev.genet.33.1.261. PMID  10690410.
  8. ^ Grandori, Karla; Gomes-Roman, Natividad; Felton-Edkins, Zoey A.; Ngouenet, Celine; Galloway, Denis A .; Eyzenman, Robert N.; Uayt, Robert J. (2005 yil 20-fevral). "c-Myc inson ribosomal DNK bilan bog'lanib, rNK genlarining RNK polimeraza I bilan transkripsiyasini rag'batlantiradi". Tabiat hujayralari biologiyasi. 7 (3): 311–318. doi:10.1038 / ncb1224. PMID  15723054. S2CID  8913931.
  9. ^ Yantsen, Xans-Maykl; Admon, Ari; Bell, Stiven P.; Tjian, Robert (1990 yil 26 aprel). "Nukleolyar transkripsiya faktori hUBF tarkibida HMG oqsillari bilan homologiyasi bo'lgan DNKni bog'laydigan motif mavjud". Tabiat. 344 (6269): 830–836. Bibcode:1990 yil 34-iyun. doi:10.1038 / 344830a0. PMID  2330041. S2CID  4280039.
  10. ^ a b Grummt, Ingrid (2003 yil 15-iyul). "O'zining sayyorasidagi hayot: yadroda RNK polimeraza I transkripsiyasini boshqarishi". Genlar va rivojlanish. 17 (14): 1691–1702. doi:10.1101 / gad.1098503R. PMID  12865296. Olingan 16 dekabr 2014.
  11. ^ O'rgangan, R Mark; Kordes, Sabin; Tjian, Robert (iyun 1985). "Inson RNK polimeraza I ga yordam beruvchi o'ziga xoslikni beradigan transkripsiya omilini tozalash va tavsifi". Molekulyar va uyali biologiya. 5 (6): 1358–69. doi:10.1128 / MCB.5.6.1358. PMC  366865. PMID  3929071.
  12. ^ Yaqin, Yoxim; Buttgereit, Detlev; Grummt, Ingrid (1986 yil fevral). "Tozalangan transkripsiya omili (TIF-IB) sichqonchaning rDNA promotorining muhim ketma-ketliklari bilan bog'lanadi". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 83 (3): 604–8. Bibcode:1986 yil PNAS ... 83..604C. doi:10.1073 / pnas.83.3.604. PMC  322912. PMID  3456157.
  13. ^ Serizawa N, Xoriuchi T, Kobayashi T (2004). "HOT1 da transkripsiya vositachiligidagi giper-rekombinatsiya". Gen hujayralari. 9 (4): 305–15. doi:10.1111 / j.1356-9597.2004.00729.x. PMID  15066122.