터미네이터(유전자)

Terminator (genetics)

유전학에서, 전사 종단자는 전사하는 동안 게놈 DNA에서 유전자 또는 오퍼론의 끝을 표시하는 핵산 배열의 한 부분이다.이 시퀀스는 새로 합성된 전사 RNA에서 전사 RNA를 전사 복합체에서 방출하는 과정을 트리거하는 신호를 제공함으로써 전사 종료를 매개합니다.이러한 과정에는 mRNA 2차 구조와 복잡한 상호 작용 및/또는 모집 종료 인자의 간접 활동이 포함된다.전사복합체의 방출은 RNA 중합효소 및 관련된 전사기계를 개방하여 새로운 mRNA의 전사를 시작한다.

원핵생물에서

원핵생물 전사 종료 메커니즘의 간단한 도식.Rho 비의존성 종단에서 NusA 단백질과 상호작용하는 초기 mRNA에 종단 헤어핀이 형성되어 RNA 중합효소 복합체(위)로부터의 전사 방출을 자극한다.Rho 의존성 말단에서 Rho 단백질은 상류 발정 부위에 결합하고 mRNA를 아래로 이동하며 RNA 중합효소 복합체와 상호작용하여 전사물의 방출을 자극한다.

두 종류의 전사 종결자, 즉 Rho 의존성과 Rho 의존성이 원핵생물 게놈 전체에 걸쳐 확인되었다.널리 분포된 이러한 배열은 유전자 또는 오퍼론 전사의 정상적인 완료에 따라 전사의 종료를 트리거하고, 전사의 감쇠에서 관찰된 것과 같은 조절의 수단으로서 전사의 조기 종료를 매개하며, t를 관리하는 폭주 전사 복합체의 종료를 보장한다.o 초기 터미네이터를 우연히 탈출시켜 셀의 불필요한 에너지 소비를 방지한다.

Rho 의존 터미네이터

Rho 의존성 전사 종단자는 mRNA-DNA-RNA 중합효소 전사 복합체를 교란하기 위해 RNA 헬리케이스 활성을 보이는 Rho 인자라고 불리는 큰 단백질을 필요로 한다.Rho 의존성 터미네이터는 박테리아와 화지에서 발견됩니다.Rho 의존성 터미네이터는 변환정지 코돈의 하류에 존재하며 컨센서스 배열이 식별되지 않은 Rho 이용부위(rut)로 알려진 mRNA 상의 구조화되지 않은 시토신이 풍부한 배열과 다운스트림 전사정지점(tsp)으로 구성된다.발정 부위는 mRNA 로딩 부위 및 Rho의 활성제 역할을 하며, 발정 부위와 접촉을 유지하는 동안 Rho가 ATP를 효율적으로 가수분해하고 mRNA를 아래로 이동시킬 수 있습니다.Rho가 RNA 중합효소를 따라잡을 수 있는 이유는 RNA 중합효소가 하류 tsp 부위에서 정지하고 있기 때문이다.여러 개의 다른 시퀀스가 tsp [1]사이트로 기능할 수 있습니다.Rho와 RNA 중합효소 복합체와의 접촉은 RNA [2][3]중합효소에 대한 Rho의 알로스테릭 효과를 수반하는 메커니즘을 통해 전사복합체의 해리를 촉진한다.

Rho에 의존하지 않는 터미네이터

내인성 전사 터미네이터 또는 Rho비의존 터미네이터는 mRNA-DNA-RNA 중합효소 삼원복합체를 파괴하는 연장 전사물에 자기소멸 헤어핀 구조의 형성을 필요로 한다.DNA의 터미네이터 배열은 20개의 염기쌍 GC가 풍부한 영역인 dyad 대칭을 포함하고, 이어서 짧은 poly-A 트랙 또는 "A stretch"가 종단 머리핀과 7-9개의 뉴클레오티드 "U 트랙"을 형성하기 위해 전사된다.종료 메커니즘은 RNA 중합효소와의 헤어핀 결합 상호작용의 알로스테릭 효과와 "경쟁적 동력학"을 통한 해리의 직접적인 촉진의 조합을 통해 발생한다고 가정된다.헤어핀 형성은 RNA 중합효소 정지 및 불안정화를 유발하며, 해당 부위에서 정지된 시간이 증가하고 [4][5]복합체의 안정성이 감소하기 때문에 복합체의 해리가 발생할 가능성이 높아집니다.또한 신장단백질인자 NusA는 RNA중합효소 및 헤어핀 구조와 상호작용하여 전사종료를 [6]촉진한다.

진핵생물에서

mRNA의 진핵생물 전사에서 터미네이터 신호는 RNA 중합효소 II와 관련된 단백질 인자에 의해 인식되며, 터미네이터 신호는 터미네이터 과정을 촉발한다.폴리A 신호가 mRNA로 전사되면 단백질 절단 및 폴리아데닐화 특이성 인자(CPSF) 및 절단 자극 인자(CstF)는 RNA 중합효소 II의 카르복실 말단 도메인에서 폴리A 신호로 이동한다.그리고 이 두 인자는 전사체를 절단하기 위해 부위에 다른 단백질을 모집하여 mRNA를 전사 복합체로부터 해방시키고 폴리아데닐화라고 알려진 과정에서 mRNA의 3' 말단에 약 200 A-반복의 줄을 추가합니다.이러한 처리 단계 동안, RNA 중합효소는 수백에서 수천 개의 염기를 계속해서 전사하고, 결국 불분명한 메커니즘을 통해 DNA와 하류 전사물로부터 분리된다; 어뢰와 알로스테릭 [7][8]모델이라고 알려진 이 사건에 대한 두 가지 기본 모델이 있다.

어뢰 모형

mRNA가 완료되고 폴리A 신호 시퀀스에서 절단된 후, 남은(잔존) RNA 가닥은 DNA 템플릿 및 RNA 중합효소 II 단위에 결합되어 계속 전사된다.이 분해 후, 소위 엑소뉴클레아제라고 불리는 것이 잔류 RNA 가닥에 결합하고 새로 전사된 뉴클레오티드를 한 번에 하나씩 제거하며('분해'라고도 함), 결합된 RNA 중합효소 II로 이동한다.이 엑소뉴클레아제는 사람의 XRN2(5'-3' 엑소뉴클레아제2)이다.이 모델은 XRN2가 RNA pol II 단위에 도달할 때까지 캡되지 않은 잔류 RNA를 5'에서 3'로 분해하는 것을 제안한다.이로 인해 엑소뉴클레아제는 RNA pol II 단위를 지나칠 때 RNA pol II 단위를 밀어내면서 전사를 중단하고 잔류 RNA 가닥도 정리합니다.

Rho 의존성 종료와 유사하게 XRN2는 중합효소를 DNA 템플릿에서 밀어내거나 RNA [9]중합효소로부터 템플릿을 끌어냄으로써 RNA 중합효소 II의 해리를 유발한다.그러나 이러한 현상이 일어나는 메커니즘은 여전히 불분명하며,[10] 해리의 유일한 원인이 되지 않아야 한다는 도전을 받아왔다.

전사된 mRNA를 엑소뉴클레아제에 의한 분해로부터 보호하기 위해 스트랜드에 5'캡을 부가한다.이것은 mRNA 전면에 첨가된 변형 구아닌으로, 엑소뉴클레아제가 RNA 가닥을 결합 및 분해하는 것을 방지합니다.다른 핵산가수분해효소로부터도 보호하기 위해 mRNA 가닥의 끝에 3' 폴리(A) 꼬리를 첨가한다.

알로스테릭 모델

알로스테릭 모델은 RNA 중합효소 단위의 일부 관련 단백질에 결합하거나 손실된 후 RNA 중합효소 단위의 구조적 변화로 인해 종단이 발생하며 신호 [8]후 DNA 가닥에서 분리된다는 것을 시사한다.이는 RNA pol II 장치가 터미네이터 신호로 작용하는 폴리 A 신호 시퀀스를 전사한 후에 발생합니다.

RNA 중합효소는 일반적으로 DNA를 단일 가닥 mRNA로 효율적으로 전사할 수 있다.단, DNA 템플릿 상의 폴리A 신호에 전사할 때, RNA 중합효소에 카르복실 말단 도메인으로부터의 관련 단백질의 제안된 손실로부터 배향 변화가 유도된다.이러한 구조 변화는 효소가 DNA-RNA 기질에서 분리되는 경향이 더 쉽게 만드는 RNA 중합효소의 처리 능력을 감소시킨다.이 경우 mRNA의 분해에 의해 종단은 완료되지 않고 RNA 중합효소의 신장효율을 제한함으로써 중합효소가 해리되어 [7]전사의 현재 사이클을 종료할 가능성을 높임으로써 매개된다.

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레퍼런스

  1. ^ Richardson, J. P. (1996). "Rho-dependent Termination of Transcription Is Governed Primarily by the Upstream Rho Utilization (rut) Sequences of a Terminator". Journal of Biological Chemistry. 271 (35): 21597–21603. doi:10.1074/jbc.271.35.21597. ISSN 0021-9258. PMID 8702947.
  2. ^ Ciampi, MS. (Sep 2006). "Rho-dependent terminators and transcription termination". Microbiology. 152 (Pt 9): 2515–28. doi:10.1099/mic.0.28982-0. PMID 16946247.
  3. ^ Epshtein, V; Dutta, D; Wade, J; Nudler, E (Jan 14, 2010). "An allosteric mechanism of Rho-dependent transcription termination". Nature. 463 (7278): 245–9. Bibcode:2010Natur.463..245E. doi:10.1038/nature08669. PMC 2929367. PMID 20075920.
  4. ^ von Hippel, P. H. (1998). "An Integrated Model of the Transcription Complex in Elongation, Termination, and Editing". Science. 281 (5377): 660–665. Bibcode:1998Sci...281..660.. doi:10.1126/science.281.5377.660. PMID 9685251. S2CID 11046390.
  5. ^ Gusarov, Ivan; Nudler, Evgeny (1999). "The Mechanism of Intrinsic Transcription Termination". Molecular Cell. 3 (4): 495–504. doi:10.1016/S1097-2765(00)80477-3. ISSN 1097-2765. PMID 10230402.
  6. ^ Santangelo, TJ.; Artsimovitch, I. (May 2011). "Termination and antitermination: RNA polymerase runs a stop sign". Nat Rev Microbiol. 9 (5): 319–29. doi:10.1038/nrmicro2560. PMC 3125153. PMID 21478900.
  7. ^ a b Watson, J. (2008). Molecular Biology of the Gene. Cold Spring Harbor Laboratory Press. pp. 410–411. ISBN 978-0-8053-9592-1.
  8. ^ a b Rosonina, Emanuel; Kaneko, Syuzo; Manley, James L. (2006-05-01). "Terminating the transcript: breaking up is hard to do". Genes & Development. 20 (9): 1050–1056. doi:10.1101/gad.1431606. ISSN 0890-9369. PMID 16651651.
  9. ^ Luo, W.; Bartley D. (2004). "A ribonucleolytic rat torpedoes RNA polymerase II". Cell. 119 (7): 911–914. doi:10.1016/j.cell.2004.11.041. PMID 15620350.
  10. ^ Luo, Weifei; Johnson, Arlen W.; Bentley, David L. (2006-04-15). "The role of Rat1 in coupling mRNA 3′-end processing to transcription termination: implications for a unified allosteric–torpedo model". Genes & Development. 20 (8): 954–965. doi:10.1101/gad.1409106. ISSN 0890-9369. PMC 1472303. PMID 16598041.

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