Terminátor (molekuláris biológia)

Terminátor ( eng.  Terminator ) – DNS - nukleotid szekvencia , amely egy gén vagy operon transzkripcióját fejezi be . A terminátor szekvenciája általában olyan, hogy az mRNS -ben lévő komplementer szekvenciája az újonnan szintetizált transzkriptum felszabadulását okozza a transzkripciós komplexből. Ez a szekvencia az mRNS-ben önmagában is okozhat terminációt a saját másodlagos szerkezete miatt , vagy vonzhat speciális fehérjéket  - terminációs faktorokat. Amint felszabadul , az RNS-polimeráz és a transzkripciós faktorok egy másik gén transzkripciójához vezetnek.

Prokariótákban

A prokariótákban két terminációs mechanizmus létezik: rho-függő és rho-független . A Ro-függő terminátorok egy speciális protein- ro - faktoron keresztül működnek , amely RNS - helikáz aktivitással rendelkezik, és elpusztítja a DNS, mRNS és RNS polimeráz komplexét. A Rho-függő terminátorok baktériumokban és fágokban találhatók . A Rho-függő terminátorok a stopkodon alatt helyezkednek el, ahol a transzláció véget ér , és strukturálatlan, citozinban gazdag szekvenciák az mRNS-ben, úgynevezett rut - helyek (az angol  Rho felhasználási helyről ), amelyek után transzkripciós stoppontok vannak ( angolul ).  tk a transzkripció leállítási pontjától ) [1] . A gyökérhelyekre vonatkozó konszenzusszekvenciát nem állapították meg. A Rut hely a rho faktor mRNS-hez és aktivátorához való kötődési helyeként működik. Az aktivált rho faktor elkezdi hidrolizálni az ATP -t, és a hidrolízis energiája miatt az mRNS mentén mozog, amíg ütközik a tsp helyén leállt RNS polimerázzal. A rho faktor és az RNS polimeráz közötti érintkezés serkenti a transzkripciós komplex lebomlását a rho faktor RNS polimerázra gyakorolt ​​alloszterikus hatása miatt [2] [3] .

A szintetizált transzkriptum szerkezetében az Rho-független terminátorok hajtűket képeznek , amelyek az RNS polimerázzal való ütközéskor a DNS, mRNS és RNS polimeráz komplex disszociációját okozzák. Egy tipikus rho-független terminátor 20 nukleotidból áll, GC- párokban dúsított és diádszimmetriájú , majd egy timinben gazdag régió (poli(T) -tractus ) követi, amely az mRNS-ben egy dúsított régiónak felel meg. uracilban . _ Az rho-független terminátorok feltételezett mechanizmusa az, hogy a hajtű leállítja az RNS-polimerázt, ami növeli az enzim templátról való disszociációjának valószínűségét [4] [5] . Ezenkívül a NusA transzkripciós elongációs faktor kölcsönhatásba lép a hajtűvel, ami hozzájárul a transzkripció leállításához [6] .

Eukariótákban

Az eukariótákban a transzkripciós terminációs jeleket olyan terminációs faktorok ismerik fel, amelyek kölcsönhatásba lépnek az RNS-polimeráz II -vel , és felgyorsítják a terminációs folyamatot. Amikor poliadenilációs szignált szintetizálnak az mRNS -ben, a CPSF (az angol  hasítási és poliadenilációs specificitási faktorból ) és a CstF (az angol  hasítási stimulációs faktorból ) fehérjék átváltanak rá az RNS polimeráz C-terminális doménjéből. II. Ez a két faktor azután más fehérjéket toboroz, amelyek megtörik a transzkriptumot, felszabadítják az mRNS-t a transzkripciós komplexből, és hozzávetőleg 200 adenin nukleotidból álló farkot adnak az mRNS 3' végéhez egy poliadenilációként ismert folyamat során. Ekkor az RNS-polimeráz több száz-több ezer nukleotidig folytatja a transzkripciót, és végül egy nem teljesen ismert mechanizmussal disszociál a DNS-ről. Ezzel kapcsolatban két fő hipotézis létezik: a torpedómodell és az allosztérikus modell [7] [8] .

Amikor magának az mRNS-nek a szintézise befejeződött, és a poliadenilációs jelben megszakadt, a transzkriptumnak a töréstől balra maradó része még komplementer kötődik a DNS-hez és az RNS polimerázhoz, amely folytatja a transzkripciót. Ezután az exonukleáz a transzkriptum többi részéhez kötődik, amely még mindig a templáthoz kapcsolódik, és elkezd egy nukleotidot lehasítani annak 5'-végéről, fokozatosan megközelítve az RNS-polimeráz II-t, amely folytatja a transzkripciót. Emberben az XRN2 fehérje ilyen exonukleázként működik . Végül a torpedómodell szerint az exonukleáz utoléri az RNS-polimeráz II-t, és leszorítja a templátról, tönkretéve a maradék transzkriptumot, és a transzkripció leállását okozza. Ahelyett, hogy az enzimet a DNS-sel ütköztetné, az XRN2 „kiütheti” alóla a DNS-t [9] . Ennek a folyamatnak a mechanizmusa nem világos, és nem valószínű, hogy csak disszociáción alapul [10] .

Egy alternatív, alloszterikus modellként ismert modell szerint a termináció az RNS-polimeráz szerkezeti változásai miatt következik be, amelyeket bizonyos fehérjékkel való kölcsönhatás, vagy éppen ellenkezőleg, a másokkal való kapcsolat elvesztése okoz. Az RNS-polimeráz szerkezeti változásai a mátrixból való disszociációhoz vezetnek, és azután következnek be, hogy az RNS-polimeráz szintetizálja a poliadenilációs jelet. Amikor az RNS-polimeráz poliadenilációs szignált szintetizál, konformációs változáson megy keresztül, aminek következtében bizonyos fehérjék elhagyják C-terminális doménjét. A konformációs változások csökkentik az RNS-polimeráz processzivitását , növelve disszociációjának valószínűségét. Ebben az allosztérikus modellként ismert modellben a terminációt nem a transzkriptum-maradékok pusztulása okozza, hanem az RNS-polimeráz hatékonyságának csökkenése, ami növeli disszociációjának valószínűségét [7] .

Jegyzetek

1. ↑ Richardson Lislott V. , Richardson John P. A transzkripció Rho-függő befejezését elsősorban az Upstream Rho Utilisation (rut) Sequences of a Terminator szabályozza  //  Journal of Biological Chemistry. - 1996. - augusztus 30. ( 271. évf . , 35. sz.). - P. 21597-21603 . — ISSN 0021-9258 . doi : 10.1074 / jbc.271.35.21597 .
2. ↑ Ciampi MS Rho-függő terminátorok és transzkripciós termináció.  (angol)  // Mikrobiológia (Reading, Anglia). - 2006. - szeptember ( 152. évf. , 9. sz.). - P. 2515-2528 . - doi : 10.1099/mic.0.28982-0 . — PMID 16946247 .
3. ↑ Epshtein V. , Dutta D. , Wade J. , Nudler E. A Rho-függő transzkripciós termináció alloszterikus mechanizmusa.  (angol)  // Természet. - 2010. - január 14. ( 463. évf. , 7278. sz.). - 245-249 . - doi : 10.1038/nature08669 . — PMID 20075920 .
4. ↑ von Hippel PH A transzkripciós komplex integrált modellje a megnyúlásban, terminációban és szerkesztésben   // Tudomány . - 1998. - július 31. ( 281. köt. , 5377. sz.). - P. 660-665 . - doi : 10.1126/tudomány.281.5377.660 .
5. ↑ Gusarov Ivan , Nudler Evgeny. The Mechanism of Intrinsic Transscription Termination  (angol)  // Molecular Cell. - 1999. - április ( 3. köt. , 4. sz.). - P. 495-504 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/S1097-2765(00)80477-3 .
6. ↑ Santangelo TJ , Artsimovitch I. Lezárás és antitermináció: Az RNS polimeráz stoptáblát futtat.  (angol)  // Nature Reviews. mikrobiológia. - 2011. - május ( 9. köt. , 5. sz.). - P. 319-329 . - doi : 10.1038/nrmicro2560 . — PMID 21478900 .
7. ↑ 1 2 Watson, J. A gén  molekuláris biológiája . Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2008. - P. 410-411. - ISBN 978-0-8053-9592-1 .
8. ↑ Rosonina E. , Kaneko S. , Manley JL Az átirat befejezése: a szakítást nehéz megtenni.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2006. - május 1. ( 20. évf. , 9. sz.). - P. 1050-1056 . - doi : 10.1101/gad.1431606 . — PMID 16651651 .
9. ↑ Luo W. , Bentley D. Egy ribonukleolitikus patkány torpedózza az RNS polimeráz II-t.  (angol)  // Cell. - 2004. - december 29. ( 119. évf. , 7. sz.). - P. 911-914 . - doi : 10.1016/j.cell.2004.11.041 . — PMID 15620350 .
10. ↑ Luo W. , Johnson AW , Bentley DL . A Rat1 szerepe az mRNS 3'-végi feldolgozás és a transzkripció termináció összekapcsolásában: implikációk egy egységes allosztérikus-torpedómodellhez.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2006. - április 15. ( 20. évf. , 8. sz.). - P. 954-965 . - doi : 10.1101/gad.1409106 . — PMID 16598041 .