RNA중합효소I

RNA polymerase I

RNA 중합효소 1(Pol I이라고도 함)은 고등 진핵생물에서 세포에서 [1]합성되는 전체 RNA의 50% 이상을 차지하는 RNA의 일종인 리보솜 RNA만을 전사하는 중합효소이다.

구조 및 기능

Pol I은 14개의 단백질 서브유닛(폴리펩타이드)으로 구성된 590 kDa 효소이며,[2] 2013년 사카로미세스 세레비시아 효모 내 결정구조가 2.8O 분해능으로 해결되었다.12개의 서브유닛은 RNA 중합효소 II(Pol II)와 RNA 중합효소 III(Pol III)에서 동일하거나 관련된 대응물질을 가진다.다른 2개의 서브 유닛은 Pol II 개시 인자와 관련이 있으며 Pol III의 구조적 호몰로지를 가지고 있다.

리보솜 DNA 전사는 약 400개의 rDNA 유전자가 존재하는 뉴클레오루스로 제한되며, 뉴클레오루스의 조직 영역에서 연속 반복으로 배열된다.각 복사본은 18S, 5.8S 및 28S RNA 분자를 코드하는 약 13.3kb 배열을 포함하고, 2개의 내부 전사 스페이서,[3][4] ITS1 및 ITS2와 상호 결합되며, 5' 외부 전사 스페이서와 하류 3' 외부 전사 스페이서에 의해 상류 측에 배치된다.이들 컴포넌트는 함께 전사되어 45S 사전 RNA를 [5]형성합니다.45S 사전 rRNA는 C/D 박스와 H/ACA 박스 snoRNA에 [6]의해 전사 후 분해되며, 2개의 스페이서를 제거하고 복잡한 일련의 [7]단계를 통해 3개의 rRNA가 생성됩니다.5S 리보솜 RNA는 Pol III에 의해 전사된다.Pol I 전사의 단순성 때문에, 그것은 가장 빠르게 작용하는 중합효소이며 기하급수적으로 성장하는 세포에서 세포 전사 수준의 최대 60%에 기여합니다.

Saccharomyces cerevisae에서 5S rDNA는 rDNA 반복 내에 있는 특이한 특징을 가지고 있다.측면에는 비변환 스페이서 NTS1 및 NTS2가 있으며 나머지 rDNA와는 [7]별도로 Pol III에 의해 역방향으로 변환됩니다.

rRNA 전사 규제

세포 성장 속도는 단백질 합성 속도에 직접적으로 의존하며, 단백질 합성 속도는 그 자체로 리보솜 합성과 rRNA 전사와 복잡하게 연관되어 있다.따라서, 세포 내 신호는 단백질 번역의 다른 구성 요소의 합성과의 rRNA 합성을 조정해야 한다.Myc는 RNA 중합효소 [8]I에 의한 rRNA 전사를 자극하기 위해 인간의 리보솜 DNA와 결합하는 것으로 알려져 있다.rRNA 합성과 Pol I 매개 전사의 적절한 제어를 보장하는 두 가지 특정 메커니즘이 확인되었다.

많은 수의 rDNA 유전자(수백 개)를 전사에 사용할 수 있기 때문에, 첫 번째 메커니즘은 특정 시간에 전사되는 유전자 수의 조절을 포함한다.포유동물 세포에서 활성 rDNA 유전자의 수는 세포 유형과 분화 수준 사이에 다양합니다.일반적으로 세포가 더 분화됨에 따라, 그것은 성장을 덜 필요로 하므로, rRNA 합성의 감소와 전사되는 rDNA 유전자의 감소를 가져올 것이다.rRNA 합성이 촉진되면 SL1(선택성 인자 1)은 이전에 침묵했던 rDNA 유전자의 촉진제에 결합하고, Pol I이 결합하여 rRNA의 전사를 시작할 사전 개시 복합체를 모집한다.

rRNA 전사의 변경은 전사의 속도 변화에 의해서도 발생할 수 있습니다.Pol I이 전사 속도를 증가시키는 정확한 메커니즘은 아직 알려지지 않았지만, 활성 전사된 rDNA 수의 변화 없이 rRNA 합성이 증가하거나 감소할 수 있다는 증거가 있다.

전사 사이클

(모든 중합효소에 의한) 전사 과정에는 세 가지 주요 단계가 있습니다.

  1. 개시: 전사 인자의 도움을 받아 유전자 프로모터에 RNA 중합효소 복합체 구축
  2. 신장: 대다수의 유전자가 대응하는 RNA 배열로 실제로 전사되는 것
  3. 종료: RNA 전사의 중단 및 RNA 중합효소 복합체의 분해.

개시

Pol I은 프로모터에 TATA 박스를 필요로 하지 않으며 대신 -200 ~ -107 사이에 있는 업스트림 제어 요소(UCE)와 -45 ~ +20 [9][10]사이에 있는 핵심 요소에 의존합니다.

  1. 이합체 진핵생물 업스트림 결합 인자(UBF)는 UCE와 핵심 요소를 결합합니다.
  2. UBF는 TATA결합단백질(TBP)과 3개의 TBP관련인자(TAF)[11][12]로 구성된 인간(또는 생쥐의 TIF-IB)에서 SL1이라는 단백질 복합체를 모집하고 결합시킨다.
  3. UBF 디머에는 업스트림 영역에 루프를 도입하는 여러 개의 High-Mobility-Group Box(HMG 박스)가 포함되어 있어 UCE와 코어 요소가 접촉할 수 있습니다.
  4. RRN3/TIF-IA는 인산화되어 Pol I과 결합한다.
  5. Pol I은 RRN3/TIF-IA를 통해 UBF/SL1 복합체에 바인드되어 트랜스크립션이 시작됩니다.

이 과정은 [10]유기체에 따라 가변적이라는 점에 유의하십시오.

신장

Pol I이 탈출하여 프로모터를 클리어하는 동안 UBF와 SL1은 다른 Pol I을 채용할 준비가 되어 있습니다.실제로 각 활성 rDNA 유전자는 한 번에 하나의 복합체에만 관련된 Pol II 전사 유전자와는 달리 동시에 여러 번 전사될 수 있다.신장은 체외에서 방해받지 않고 진행되는 반면, 뉴클레오솜의 존재를 감안할 때 이 과정이 세포에서 일어나는지는 현 시점에서 명확하지 않다.폴리 I은 염색질 재모델링 활동에 의해 도움을 받아 그것들을 우회하거나 파괴하면서 뉴클레오솜을 통해 전사하는 것으로 보인다.또한 UBF는 양성 피드백으로 작용하여 항억제 기능을 통해 Pol I의 신장을 향상시킬 수 있습니다.또한 TIF-IC라는 추가 인자는 전체 전사 속도를 자극하고 Pol I의 일시 정지를 억제할 수 있습니다.폴리 I이 rDNA를 따라 진행됨에 따라 복합체 앞과 뒤에 모두 슈퍼코일이 형성됩니다.이것들은 정기적으로 토포이소머라아제 I 또는 II에 의해 풀리며, 이는 Pol II 매개 전사에서 [citation needed]볼 수 있는 것과 유사하다.

DNA 손상 부위에서는 신장 기능이 중단될 수 있습니다.전사 결합 복구는 Pol II 전사 유전자와 유사하게 발생하며 TFIIH, CSB 및 XPG와 같은 여러 DNA 복구 단백질의 존재가 필요합니다.

종료

더 높은 진핵 생물들, TTF-I 붙어서는transcribed 지역의 3'끝에 해지 사이트 구부러져 있다.이 폴 1세 일시 중지할 것이다.TTF-I, transcript-release 인자 PTRF고 T-rich 지역의 도움으로, DNA및 새로운 필사본에서 전사와 dissociating 종료에 폴 나는 가지 못할 것이다.다는 증거가 해지 고등 rRNA 생산의 경우에는 속도 제한 될 수 있음을 암시하다.TTF-I과 PTRF 다음 간접적으로 폴 1세 황제에 의해 같은rDNA 유전자에서 복사본의 reinitiation을 자극할 것이다.출아 효모 같은 유기체에서 과정을 훨씬 더 복잡하고 아직 완전히 해명되지 않는 분위기다.[표창 필요한]

재조합 핫스팟

는 국내의 재결합을 증가시키 재결합 핫 스폿은 DNA서열.효모 세포 안에서 그 HOT1 순서는 가장 잘 연구한 체세포 분열 재조합의.그 HOT1 순서 저는 프로모터 transcription RNA중합 효소를 포함한다.RNA중합 효소 효소 돌연변이 변형 defective에서 나는 재결합 홍보에 HOT1 활동 폐지한 상태다RNA중합 효소의 나는 HOT1 시퀀스에 있는 프로모터에 의존하고 있활동 transcription 수준은 근처의 체세포 분열 재조합의 수준을 결정하는 것으로 보인다.[13]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Russell, Jackie; Zomerdijk, Joost C B M (2006). "The RNA polymerase I transcription machinery". Biochemical Society Symposium. 73 (73): 203–16. doi:10.1042/bss0730203. PMC 3858827. PMID 16626300.
  2. ^ Engel, Christoph; Sainsbury, Sarah; Cheung, Alan C.; Kostrewa, Dirk; Cramer, Patrick (23 October 2013). "RNA polymerase I structure and transcription regulation". Nature. 502 (7473): 650–655. Bibcode:2013Natur.502..650E. doi:10.1038/nature12712. hdl:11858/00-001M-0000-0015-3B48-5. PMID 24153182. S2CID 205236187.
  3. ^ Zentner, Gabriel E; Saiakhova, Alina; Manaenkov, Pavel; Adams, Mark D; Scacheri, Peter C (25 February 2011). "Integrative genomic analysis of human ribosomal DNA". Nucleic Acids Research. 39 (12): 4949–4960. doi:10.1093/nar/gkq1326. PMC 3130253. PMID 21355038.
  4. ^ Edger, Patrick P; Tang, Michelle; Bird, Kevin A; Mayfield, Dustin R; Conant, Gavin; Mummenhoff, Klaus; Koch, Marcus A; Pires, J Chris (1 July 2014). "Secondary structure analyses of the nuclear rRNA internal transcribed spacers and assessment of its phylogenetic utility across the Brassicaceae (mustards)". PLOS ONE. 9 (7): e101341. Bibcode:2014PLoSO...9j1341E. doi:10.1371/journal.pone.0101341. PMC 4077792. PMID 24984034.
  5. ^ Appling, Dean; Anthony-Cahill, Spencer; Mathews, Christopher (2016). Biochemistry: Concepts and Connections. Hoboken, New Jersey: Pearson. p. 742. ISBN 978-0-321-83992-3.
  6. ^ Watkins, Nicholas J.; Bohnsack, Markus T. (May 2012). "The box C/D and H/ACA snoRNPs: key players in the modification, processing and the dynamic folding of ribosomal RNA". Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA. 3 (3): 397–414. doi:10.1002/wrna.117. PMID 22065625. S2CID 25766812.
  7. ^ a b Venema, Jaap; Tollervey, David (December 1999). "Ribosome Synthesis in Saccharomyces cerevisiae". Annual Review of Genetics. 33 (1): 261–311. doi:10.1146/annurev.genet.33.1.261. PMID 10690410.
  8. ^ Grandori, Carla; Gomez-Roman, Natividad; Felton-Edkins, Zoe A.; Ngouenet, Celine; Galloway, Denise A.; Eisenman, Robert N.; White, Robert J. (20 February 2005). "c-Myc binds to human ribosomal DNA and stimulates transcription of rRNA genes by RNA polymerase I". Nature Cell Biology. 7 (3): 311–318. doi:10.1038/ncb1224. PMID 15723054. S2CID 8913931.
  9. ^ Jantzen, Hans-Michael; Admon, Arie; Bell, Stephen P.; Tjian, Robert (26 April 1990). "Nucleolar transcription factor hUBF contains a DNA-binding motif with homology to HMG proteins". Nature. 344 (6269): 830–836. Bibcode:1990Natur.344..830J. doi:10.1038/344830a0. PMID 2330041. S2CID 4280039.
  10. ^ a b Grummt, Ingrid (15 July 2003). "Life on a planet of its own: regulation of RNA polymerase I transcription in the nucleolus". Genes & Development. 17 (14): 1691–1702. doi:10.1101/gad.1098503R. PMID 12865296. Retrieved 16 December 2014.
  11. ^ Learned, R Marc; Cordes, Sabine; Tjian, Robert (June 1985). "Purification and characterization of a transcription factor that confers promoter specificity to human RNA polymerase I". Molecular and Cellular Biology. 5 (6): 1358–69. doi:10.1128/MCB.5.6.1358. PMC 366865. PMID 3929071.
  12. ^ Clos, Joachim; Buttgereit, Detlev; Grummt, Ingrid (February 1986). "A purified transcription factor (TIF-IB) binds to essential sequences of the mouse rDNA promoter". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 83 (3): 604–8. Bibcode:1986PNAS...83..604C. doi:10.1073/pnas.83.3.604. PMC 322912. PMID 3456157.
  13. ^ Serizawa N, Horiuchi T, Kobayashi T (2004). "Transcription-mediated hyper-recombination in HOT1". Genes Cells. 9 (4): 305–15. doi:10.1111/j.1356-9597.2004.00729.x. PMID 15066122.