RNA-polymerase II

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 3. oktober 2017; checks kræver 12 redigeringer .

RNA-polymerase II  er et eukaryotisk enzym , der katalyserer DNA- transkription , syntetiserer mRNA -precursorer og de fleste snRNA'er og mikroRNA'er [2] [3] . Denne polymerase er et 550 kDa kompleks bestående af 12 underenheder. RNA-polymerase II er den mest undersøgte type RNA-polymerase. Det kræver en bred vifte af transkriptionsfaktorer for at binde til gener opstrøms for promotorer og initiere transkription.

Underenheder

Kerneunderenheder af RNA-polymerase II er blevet isoleret ved hjælp af transkriptionsassays [5] . Det isolerede enzym har normalt 10-12 underenheder (12 i mennesker og gær) og er ikke i stand til specifik promotorgenkendelse [6] . Mange interaktioner mellem dens underenheder er allerede kendt [7] .

• Den DNA-afhængige RPB1-underenhed af RNA-polymerase II  er et enzym , der kodes af POLR2A -genet hos mennesker og RPO21 i gær. RPB1 er den største underenhed af RNA-polymerase II. Dets C-terminale domæne, som kombinerer op til 52 heptapeptidgentagelser (YSPTSPS), som er nødvendige for polymeraseaktivitet [8] . I kombination med en række andre polymerase-underenheder danner det polymerase-DNA-bindende domæne, hvor DNA -skabelonen transskriberes til RNA [9] . Denne underenhed interagerer med RPB8 [7] .

• RPB2 ( POLR2B ) er den næststørste underenhed, som i kombination med mindst to andre polymeraseunderenheder danner en struktur, der bevarer kontakt mellem DNA-skabelonen og nysyntetiseret RNA i enzymets aktive sted [10] .

• RPB3 ( POLR2C ) er den tredjestørste underenhed. Eksisterer som en heterodimer med en anden polymerase-underenhed, POLR2J , der danner hovedsamlingen. RPB3 interagerer med RPB1-5, 7, 10-12 [7] .

B4-underenheden af ​​RNA-polymerase II (RPB4)  , kodet af POLR2D-genet [11] , er den fjerdestørste underenhed og kan spille en rolle i stressbeskyttelse.

RPB5 hos mennesker er kodet af POLR2E -genet . To molekyler af denne underenhed er til stede i hver RNA-polymerase II [12] . RPB5 interagerer stærkt med RPB1, RPB3 og RPB6 [7] .

• RPB6 ( POLR2F ) danner en struktur med mindst to andre underenheder, der stabiliserer transkriptionen af ​​polymerasen på DNA-skabelonen [13] .

RPB7 er kodet af POLR2G -genet og kan spille en rolle i reguleringen af ​​polymerasefunktioner [14] . RPB7 interagerer med RPB1 og RPB5 [7] .

• RPB8 ( POLR2H ) interagerer med RPB1-3, 5 og 7 underenheder [7] .

• RPB9  , rillen, hvori DNA-skabelonen transskriberes til RNA, består af RPB9 ( POLR2I ) og RPB1.

• RPB10  er et produkt af POLR2L -genet . Det interagerer med RPB1-3 og 5, og stærkt med RPB3 [7] .

• RPB11  — Selve RPB11-underenheden består af tre underenheder hos mennesker: POLR2J (RPB11-a), POLR2J2 (RPB11-b) og POLR2J3 [15] (RPB11-c).

• RPB12 interagerer med RPB3 ( POLR2K ) [7] .

Forsamling

RPB3 er involveret i samlingen af ​​RNA-polymerase II [16] . RPB2- og RPB3-subkomplekset vises kort efter subunit-syntese [16] . Dette kompleks interagerer efterfølgende med RPB1 [16] . RPB3, RPB5 og RPB7 interagerer med hinanden for at danne homodimerer, og RPB3 og RPB5 er sammen i stand til at binde til alle andre RPB-underenheder undtagen RPB9. [7] Kun RPB1 binder stærkt til RPB5 [7] . RPB1-underenheden kontakter også RPB7, RPB10, selvom den er svagere end med RPB8, som den har den mest effektive kontakt med [7] . Efter RPB1-komplekset kan andre underenheder som RPB5 og RPB7 komme ind, hvor RPB5 binder til RPB6 og RPB8 og RPB3 leverer RPB10, RPB 11 og RPB12. [7] RPB4 og RPB9 kan kun fusionere, når næsten hele komplekset er samlet. RPB4 danner et kompleks med RPB7 [7] .

Kinetik

Et enzym kan katalysere op til flere millioner reaktioner i sekundet. Enzymets hastighed afhænger af opløsningens sammensætning og koncentrationen af ​​substratet. Som andre enzymer har POLR2 en mætningskurve og en maksimal hastighed ( Vmax ) . Det har K m (substratkoncentration, der kræves for at nå halvdelen af ​​Vmax ) og k cat (antal substratmolekyler behandlet af et aktivt sted pr. sekund) . Den angivne konstant giver k kat / K m . Det teoretiske maksimum for denne konstant ligger i området fra 10 8 til 10 9 (M – 1 s – 1 ), når hver kollision af enzymet med dets substrat fører til en katalysehandling. I gær kan en mutation i Trigger-Loop-domænet af den største underenhed ændre enzymets kinetik [17] .

Omsætningstallet for RNA-polymerase II er 0,16 s -1 af koncentrationen [18] . Bakteriel RNA-polymerase, en slægtning til RNA-polymerase II, skifter mellem inaktiverede og aktiverede tilstande ved frem og tilbage translokation langs DNA [19] . Koncentrationer af [NTP] eq = 10 μM GTP, 10 μM UTP, 5 μM ATP og 2,5 μM CTP, producerer en gennemsnitlig forlængelsesvurdering, omsætningstal, ~1 basepar (NTP) -1 for bakteriel RNA-polymerase [19] .

RNA-polymerase II hæmmes af α-amanitin [20] .

Holoenzym

RNA-polymerase II-holoenzymet er en form for eukaryotisk RNA- polymerase II, der rekrutteres i levende celler i proteingenpromotorer [6] . Den består af RNA-polymerase II, en undergruppe af almindelige transkriptionsfaktorer , og regulatoriske proteiner kendt som SRB-proteiner.

Samlingsdelen af ​​holoenzymet omtales som præinitieringskomplekset , fordi dets samling finder sted på stedet for genpromotoren før transkriptionsinitiering . Mediatorkomplekset fungerer som en bro mellem RNA-polymerase II og transkriptionsfaktorer.

Kontrol af kromatinstruktur

det[ hvad? ] et resumé af den mekanisme, hvorved kromatinstrukturer og post-translationel modifikation af histoner hjælper med at regulere gentranskription af RNA-polymerase II, ved at bruge eksemplet med gærceller.

Dette[ hvad? ] stien giver eksempler på regulering ved følgende transskriptionspunkter:

• Præinitiering (promovering på Bre1, modifikation af histoner).
• Indledning (TFIIH-fremme, Pol II-modifikation og COMPASS-fremme, histonmodifikation).
• Forlængelse (fremad langs Set2, histonmodifikationer).

Bemærk venligst, at dette[ hvad? ] henviser til de forskellige stadier af dette[ hvad? ] proces som regulatoriske trin. det[ hvad? ] er ikke blevet bevist at være[ hvem? ] bruges til regulering, men det er meget sandsynligt, at dette[ hvad? ] så.

Pol II RNA-promotorforlængelse kan opsummeres i 3 klasser:

1. Lægemiddel/sekvensafhængige (forsinkelse/påvirkning) faktorer (forskellige interfererende proteiner).
2. Faktororienterede kromatinstrukturer (post-transkriptionelle histonmodifikatorer, såsom histonmethyltransferase).
3. Pol II RNA-faktorer, der forbedrer kvaliteten af ​​transkription (forskellige interfererende proteiner og Pol II cofaktorer).

Proteinkomplekser involveret

Faktorer rettet mod kromatinstrukturer:
( (HMT'er (Histon Methyltransferaser)):
COMPASS§† - (Set1 relateret proteinkompleks) - H3 histon methylat lysin
4. Set2 - H3 histon methylat lysin 36.
(interessant irrelevant eksempel: Dot1 *‡ - methylates lysin 79 af histon H3.)

(Andre): Bre1 - ubiquiniserer (tilsætter ubiquitin ) til lysin 123 af histon H2B. Forbundet med præ-initiering og tillader binding af Pol II RNA.

CTD RNA polymerase

C-terminalen af ​​RPB1 tilføjes for at danne et C-terminalt domæne (CTD). Det carboxylterminale domæne af RNA-polymerase II indeholder typisk op til 52 gentagelser af Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser-sekvensen. [21] Andre proteiner binder sig ofte til det C-terminale domæne af RNA-polymerase for at aktivere polymeraseaktivitet. Dette er et proteindomæne, der er involveret i transkriptionsinitiering, dækning af RNA-transkriptet og binding til spliceosomet til RNA- splejsning . [otte]

Noter

1. ↑ Meyer P. A., Ye P., Zhang M., Suh M.-H., Fu J. Phasing RNA polymerase II using intrinsically bound Zn atoms: an updated structural model  //  Structure : journal. - 2006. - Juni ( bind 14 , nr. 6 ). - s. 973-982 . - doi : 10.1016/j.str.2006.04.003 . — PMID 16765890 .
2. ↑ Kornberg R. Eukaryotisk transkriptionel kontrol  //  Trends in Cell Biology : journal. - Cell Press , 1999. - Vol. 9 , nr. 12 . — P. M46 . - doi : 10.1016/S0962-8924(99)01679-7 . — PMID 10611681 .
3. ↑ Sims RJ 3rd , Mandal SS , Reinberg D. Nylige højdepunkter af RNA-polymerase-II-medieret transkription.  (engelsk)  // Aktuel mening i cellebiologi. - 2004. - Bd. 16, nr. 3 . - S. 263-271. - doi : 10.1016/j.ceb.2004.04.004 . — PMID 15145350 .
4. ↑ Armache KJ, Mitterweger S., Meinhart A., Cramer P. Structures of complete RNA polymerase II and its subcomplex, Rpb4/7  // J Biol Chem  : journal. - 2005. - 25. februar ( bind 280 , nr. 8 ). - s. 7131-7134 . - doi : 10.1074/jbc.M413038200 . — PMID 15591044 .  
5. ↑ Sawadogo M., Sentenac A. RNA-polymerase B(II) og generelle transkriptionsfaktorer   // Annu . Rev. Biochem. : journal. - 1990. - Bd. 59 . - s. 711-754 . doi : 10.1146 / annurev.bi.59.070190.003431 . — PMID 2197989 .
6. ↑ 1 2 Myer V. E., Young R. A. RNA polymerase II holoenzymes and subcomplexes  //  J. Biol. Chem.  : journal. - 1998. - Oktober ( bind 273 , nr. 43 ). - P. 27757-27760 . doi : 10.1074/ jbc.273.43.27757 . — PMID 9774381 .
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Acker J., de Graaff M., Cheynel I., Khazak V., Kedinger C., Vigneron M. Interaktioner mellem de humane RNA-polymerase II-underenheder   // J. Biol. Chem.  : journal. - 1997. - Juli ( bd. 272 , nr. 27 ). - P. 16815-16821 . doi : 10.1074 / jbc.272.27.16815 . — PMID 9201987 .
8. ↑ 1 2 Brickey W. J., Greenleaf A. L. Funktionelle undersøgelser af det carboxyterminale gentagelsesdomæne af Drosophila RNA-polymerase II in vivo  //  Genetics : journal. - 1995. - Juni ( bind 140 , nr. 2 ). - S. 599-613 . — PMID 7498740 .
9. ↑ Entrez-gen: POLR2A-polymerase (RNA) II (DNA-rettet) polypeptid A, 220 kDa . (ubestemt)
10. ↑ Entrez-gen: POLR2B-polymerase (RNA) II (DNA-rettet) polypeptid B, 140 kDa . (ubestemt)
11. ↑ Khazak V., Estojak J., Cho H., Majors J., Sonoda G., Testa J.R., Golemis E. A. Analyse af interaktionen mellem den nye RNA-polymerase II (pol II) underenhed hsRPB4 med dens partner hsRPB7 og med pol II  (engelsk)  // Mol. celle. Biol. : journal. - 1998. - Maj ( bind 18 , nr. 4 ). - S. 1935-1945 . — PMID 9528765 .
12. ↑ Entrez-gen: POLR2E-polymerase (RNA) II (DNA-rettet) polypeptid E, 25 kDa . Arkiveret fra originalen den 5. december 2010. (ubestemt)
13. ↑ Entrez-gen: POLR2F-polymerase (RNA) II (DNA-styret) polypeptid F. Arkiveret fra originalen den 5. december 2010. (ubestemt)
14. ↑ Entrez-gen: POLR2G-polymerase (RNA) II (DNA-styret) polypeptid G. (ubestemt)
15. ↑ POLR2J3-polymerase (RNA) II (DNA-rettet) polypeptid J3 . Hentet 3. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 21. oktober 2018. (ubestemt)
16. ↑ 1 2 3 Kolodziej P. A., Young R. A. Mutationer i de tre største underenheder af gær-RNA-polymerase II, der påvirker enzymsamlingen   // Mol . celle. Biol. : journal. - 1991. - September ( bind 11 , nr. 9 ). - P. 4669-4678 . — PMID 1715023 .
17. ↑ Kaplan, Craig. Dissektion af Pol II Trigger Loop-funktion og Pol II-aktivitet – afhængig kontrol af startstedvalg in vivo  //  PLoS - genetik : journal. - 2012. - 12. april.
18. ↑ Jin J., Dong W., Guarino L. A. LEF-4-underenheden af ​​Baculovirus RNA-polymerase har RNA-5'-triphosphatase- og ATPase-aktiviteter  //  J. Virol. : journal. - 1998. - December ( bind 72 , nr. 12 ). - S. 10011-10019 . — PMID 9811739 .
19. ↑ 1 2 Abbondanzieri E. A., Greenleaf W. J., Shaevitz J. W., Landick R., Block S. M. Direkte observation af basepar-stepping med RNA-polymerase  //  Nature: journal. - 2005. - November ( bind 438 , nr. 7067 ). - S. 460-465 . - doi : 10.1038/nature04268 . — PMID 16284617 .
20. ↑ Kaplan, Craig D. RNA Polymerase II Trigger Loop Functions in Substrate Selection and is Direct targeted by α-amanitin   // Mol . celle : journal. - 2008. - 6. juni.
21. ↑ Meinhart A., Cramer P. Genkendelse af RNA-polymerase II-carboxyterminalt domæne af 3'-RNA-processeringsfaktorer  //  Nature: journal. - 2004. - Juli ( bd. 430 , nr. 6996 ). - S. 223-226 . - doi : 10.1038/nature02679 . — PMID 15241417 .

Transskription (biologi)
Transskriptionsregulering _	prokaryoter operon ( laktose operon tryptofan operon GABA operon arabinose operon galaktoseoperon ) repressor ( laktose repressor tryptofan repressor ) eukaryoter Histonmodifikationsenzymer ( histoner / nukleosom ) _ _ Polycomb gruppe proteiner , histon methyltransferase EZH2 Histon demethylase Acetylering og deacetylering af histoner ( Histone deacetylase HDAC1 Histonacetyltransferase ) DNA-methylering DNA methyltransferase Chromatin ombygning CHD7 Fælles for pro- og eukaryoter Transcription coregulators ( Coactivator corepressor induktor ) Transskriptionsfaktorer
Aktivering	Promoter ( Pribnov-boks TATA boks BRE CAAT boks Gensidige elementer ) Enhancer ( E-boks Gensidige elementer ) Isolator Lyddæmper
Indvielse	Startside for transskription
Forlængelse	bakteriel RNA-polymerase : rpoB eukaryotisk RNA-polymerase: RNA-polymerase II , RNA-polymerase III
Afslutning	Terminator Ro uafhængig opsigelse Ro faktor