RNS-polimeráz II

Innen: testwiki
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
Az RNS-polimeráz II funkciója (transzkripció). Zöld: az enzim szintetizálta RNS

Az RNS-polimeráz II (RNSP II, Pol II DNS-t pre-mRNS-re és a legtöbb kis magi RNS-re és mikro-RNS-re átíró fehérjekomplex.[1][2] Az eukarióták 3 RNS-polimerázának egyike.[3] 550 kDa-os, 12 alegységes komplex, és az egyik leginkább tanulmányozott RNS-polimeráz-típus. Számos transzkripciós faktor kell a korábbi promoterek kötéséhez és a transzkripció elindításához.

Felfedezése

A Saccharomyces cerevisiae Pol II-je mind a 12 alegységgel.[4]

A korai tanulmányok legalább 2 RNSP-t feltételeztek: egy rRNS-előállítót a nukleóluszban és egy más RNS-t a nukleoplazmában – a sejtmag nukleóluszon kívüli részén – előállítót.[5] 1969-ben Robert G. Roeder és William J. Rutter felfedezték, hogy 3 különböző magi RNS-polimeráz van – egy 3. felelt bizonyos RNS-ek nukleoplazmabeli átírásáért.[6] Ezt ioncsere-kromatográfia révén érték el DEAE-vel burkolt Sephadex gyöngyökkel. Ez az enzimeket megfelelő elúciók szerint választotta el I, II, III sorrendben az ammónium-szulfát-koncentráció növelésével. Az enzimeket elúciós sorrendben nevezték el RNS-polimeráz I-nek, II-nek és III-nak.[3] E felfedezés kimutatta, hogy van egy további enzim a nukleoplazmában, lehetővé téve az RNSP II és III megkülönböztetését.[7]

Az RNS-polimeráz II (RNSP2) szabályzott transzkripciós szüneteket tart az elongáció elején. Több tanulmány kimutatta az elongációs zavarok kapcsolatát a rákkal, a neurodegenerációval, a HIV-látenciával stb.[8]

Alegységek

S. cerevisiae RNS-polimeráz II-je, Sablon:PDB.[9] Színezett egységek: RPB3: narancs, RPB11: sárga, RPB2: búza, RPB1: piros, RPB6: rózsaszín, a többi 7 alegység szürke.

Az eukarióta RNS-polimeráz II-magot először transzkripciós assay-kkel mutatták ki.[10] A tiszta enzim általában 10–12 alegységet (emberben és élesztőben 12-t) tartalmaz, és nem képes specifikus promoterfelismerésre.[11] Many subunit-subunit interactions are known.[12]

  • RPB1 DNS-irányított RNS-polimeráz II-alegység: az emberben a POLR2A, élesztőben az RPO21 által kódolt enzim. A legnagyobb RNS-polimeráz II-egység. Maximum 52 YSPTSPS-ismétlődésből álló, a polimerázaktivitáshoz szükséges C-terminális doménje van.[13] Ezt először a Torontói Egyetemen dolgozó C. J. Ingles és a Johns Hopkins Egyetemen dolgozó J. L. Corden mutatták ki.A többi alegységgel együtt alkotja a polimeráz DNS-kötő doménjét, ahol a templát RNS-be való transzkripciója történik.[14] Erősen kölcsönhat az RPB8-cal.[12]
  • RPB2 (POLR2B): a másodig legnagyobb alegység, mely legalább 2 másik polimerázzal kölcsönhat, szerkezetet alkot a polimerázban, mely az aktív helen érintkezést létesít a DNS-templát és az új RNS közt.[15]
  • RPB3 (POLR2C): a harmadik legnagyobb alegység. Heterodimert alkot a POLR2Jvel magi egységet alkot. Az RPB1-gyel, 2-vel, 4-gyel, 5-tel, 7-tel és 10–12-vel kölcsönhat.[12]
  • RNS-polimeráz II, B4 alegység (RPB4): a POLR2D kódolja,[16] a 4. legnagyobb, és védhet a stressztől.
  • RPB5: A POLR2E gén kódolja. 2 van belőle minden RNS-polimeráz II-ben.[17] Az RPB1-gyel, 3-mal és 6-tal kölcsönhat erősen.[12]
  • RPB6 (POLR2F): az átíró polimerázt a DNS-templáton stabilizáló komplexet alkot legalább 2 másik fehérjével.[18]
  • RPB7: a POLR2G gén kódolja, és a polimerázfunkciót szabályozza.[19] Az RPB1-gyel és 5-tel erősen kölcsönhat.[12]
  • RPB8R (POLR2H): az RPB1–3-mal, 5-tel és 7-tel kölcsönhat.[12]
  • RPB9: a bemélyedés, ahol a DNS-templát transzkripciója történik, az RPB9-ből (POLR2I) és az RPB1-ből áll.
  • RPB10: a POLR2L gén kódolja. Az RPB1–3-mal és 5-tel kölcsönhat, az RPB3-mal erősen.[12]
  • RPB11: 3 alegységből áll, ezek a POLR2J (RPB11-a), a POLR2J2 (RPB11-b) és a POLR2J3 (RPB11-c).[20]
  • RPB12 (POLR2K): Az RPB3-mal kölcsönhat.[12]

Szerkezet

Az RPB3 fontos az RNS-polimeráz II-szerkezetben.[21] Az alegységszintézis után hamar létrejön az RPB2–3 komplex.[21] Ez az RPB1-gyel kölcsönhat.[21] Az RPB3, 5 és 7 homodimereket alkotnak, és az RPB3 és 5 mindegyik alegységhez tud kapcsolódni, kivéve az RPB9-et.[12] Csak az RPB1 köt erősen az RPB5-höz.[12] Az RPB1 az RPB7-hez, az RPB10-hez, és gyengébben, de leghatékonyabban az RPB8-hoz köt.[12] Miután az RPB1 a komplexbe kerül, más egységek, például az RPB5 és az RPB7 bekerülhetnek, az RPB5 az RPB6-hoz és 8-hoz köt, az RPB3 az RPB10–12-höz.[12] Mikor a komplex nagyrészt összeállt, bekerül az RPB4 és 9. Az RPB4 az RPB7-tel komplexet alkot.[12]

Kinetika

Az RNS-polimeráz II funkciója (transzkripció). Zöld: az enzim szintetizálta RNS

Az RNS-polimeráz II (RNSP II, Pol II DNS-t pre-mRNS-re és a legtöbb kis magi RNS-re és mikro-RNS-re átíró fehérjekomplex.[1][2] Az eukarióták 3 RNS-polimerázának egyike.[3] 550 kDa-os, 12 alegységes komplex, és az egyik leginkább tanulmányozott RNS-polimeráz-típus. Számos transzkripciós faktor kell a korábbi promoterek kötéséhez és a transzkripció elindításához.

Felfedezés

A Saccharomyces cerevisiae Pol II-je mind a 12 alegységgel.[4]

A korai tanulmányok legalább 2 RNSP-t feltételeztek: egy rRNS-előállítót a nukleóluszban és egy más RNS-t a nukleoplazmában – a sejtmag nukleóluszon kívüli részén – előállítót.[5] 1969-ben Robert G. Roeder és William J. Rutter felfedezték, hogy 3 különböző magi RNS-polimeráz van – egy 3. felelt bizonyos RNS-ek nukleoplazmabeli átírásáért.[6] Ezt ioncsere-kromatográfia révén érték el DEAE-vel burkolt Sephadex gyöngyökkel. Ez az enzimeket megfelelő elúciók szerint választotta el I, II, III sorrendben az ammónium-szulfát-koncentráció növelésével. Az enzimeket elúciós sorrendben nevezték el RNS-polimeráz I-nek, II-nek és III-nak.[3] E felfedezés kimutatta, hogy van egy további enzim a nukleoplazmában, lehetővé téve az RNSP II és III megkülönböztetését.[7]

Az RNS-polimeráz II (RNSP2) szabályzott transzkripciós szüneteket tart az elongáció elején. Több tanulmány kimutatta az elongációs zavarok kapcsolatát a rákkal, a neurodegenerációval, a HIV-látenciával stb.[8]

Alegységek

S. cerevisiae RNS-polimeráz II-je, Sablon:PDB.[9] Színezett egységek: RPB3: narancs, RPB11: sárga, RPB2: búza, RPB1: piros, RPB6: rózsaszín, a többi 7 alegység szürke.

Az eukarióta RNS-polimeráz II-magot először transzkripciós assay-kkel mutatták ki.[10] A tiszta enzim általában 10–12 alegységet (emberben és élesztőben 12-t) tartalmaz, és nem képes specifikus promoterfelismerésre.[11] Many subunit-subunit interactions are known.[12]

  • RPB1 DNS-irányított RNS-polimeráz II-alegység: az emberben a POLR2A, élesztőben az RPO21 által kódolt enzim. A legnagyobb RNS-polimeráz II-egység. Maximum 52 YSPTSPS-ismétlődésből álló, a polimerázaktivitáshoz szükséges C-terminális doménje van.[13] Ezt először a Torontói Egyetemen dolgozó C. J. Ingles és a Johns Hopkins Egyetemen dolgozó J. L. Corden mutatták ki.A többi alegységgel együtt alkotja a polimeráz DNS-kötő doménjét, ahol a templát RNS-be való transzkripciója történik.[14] Erősen kölcsönhat az RPB8-cal.[12]
  • RPB2 (POLR2B): a másodig legnagyobb alegység, mely legalább 2 másik polimerázzal kölcsönhat, szerkezetet alkot a polimerázban, mely az aktív helen érintkezést létesít a DNS-templát és az új RNS közt.[15]
  • RPB3 (POLR2C): a harmadik legnagyobb alegység. Heterodimert alkot a POLR2Jvel magi egységet alkot. Az RPB1-gyel, 2-vel, 4-gyel, 5-tel, 7-tel és 10–12-vel kölcsönhat.[12]
  • RNS-polimeráz II, B4 alegység (RPB4): a POLR2D kódolja,[16] a 4. legnagyobb, és védhet a stressztől.
  • RPB5: A POLR2E gén kódolja. 2 van belőle minden RNS-polimeráz II-ben.[17] Az RPB1-gyel, 3-mal és 6-tal kölcsönhat erősen.[12]
  • RPB6 (POLR2F): az átíró polimerázt a DNS-templáton stabilizáló komplexet alkot legalább 2 másik fehérjével.[18]
  • RPB7: a POLR2G gén kódolja, és a polimerázfunkciót szabályozza.[19] Az RPB1-gyel és 5-tel erősen kölcsönhat.[12]
  • RPB8R (POLR2H): az RPB1–3-mal, 5-tel és 7-tel kölcsönhat.[12]
  • RPB9: a bemélyedés, ahol a DNS-templát transzkripciója történik, az RPB9-ből (POLR2I) és az RPB1-ből áll.
  • RPB10: a POLR2L gén kódolja. Az RPB1–3-mal és 5-tel kölcsönhat, az RPB3-mal erősen.[12]
  • RPB11: 3 alegységből áll, ezek a POLR2J (RPB11-a), a POLR2J2 (RPB11-b) és a POLR2J3 (RPB11-c).[20]
  • RPB12 (POLR2K): Az RPB3-mal kölcsönhat.[12]

Szerkezet

Az RPB3 fontos az RNS-polimeráz II-szerkezetben.[21] Az alegységszintézis után hamar létrejön az RPB2–3 komplex.[21] Ez az RPB1-gyel kölcsönhat.[21] Az RPB3, 5 és 7 homodimereket alkotnak, és az RPB3 és 5 mindegyik alegységhez tud kapcsolódni, kivéve az RPB9-et.[12] Csak az RPB1 köt erősen az RPB5-höz.[12] Az RPB1 az RPB7-hez, az RPB10-hez, és gyengébben, de leghatékonyabban az RPB8-hoz köt.[12] Miután az RPB1 a komplexbe kerül, más egységek, például az RPB5 és az RPB7 bekerülhetnek, az RPB5 az RPB6-hoz és 8-hoz köt, az RPB3 az RPB10–12-höz.[12] Mikor a komplex nagyrészt összeállt, bekerül az RPB4 és 9. Az RPB4 az RPB7-tel komplexet alkot.[12]

Kinetika

Az enzimek akár több millió reakciót is katalizálhatnak másodpercenként. Sebességük az oldat és a szubsztrát koncentrációjától függ. Más enzimekhez hasonlóan van szaturációs görbéje; maximális sebessége Vmax≈15 nts),[22] eltérő nukleotidok esetén Michaelis–Menten-állandója (a fél Vmax-hoz szükséges koncentráció), specificitási állandója (az egy aktív hely által másodpercenként kezelt szubsztrátok száma) kcatKm=2⋅105M−1s−1 eltérő. Az elméleti maximális specificitási állandó a Sablon:Adat és Sablon:Adat M−1s−1 közti diffúziós határ, ahol minden enzim-szubsztrát ütközés katalízist okoz. Élesztőben a legnagyobb alegység kapcsoló-kör doménjének mutációja módosíthatja az enzimkinetikát.[22]

Az RNS-polimerázzal rokon bakteriális RNS-polimeráz inaktív és aktív állapotok közt váltakozik a DNS-en való előre-hátra mozgással.[23] [NTP]eq=10μMGTP,10μMUTP,5μMATP,2,5μMCTP esetén az átlagos elongációs arány a bakteriális RNSP esetén körülbelül 1 bp/NTP.[23]

Az RNS-polimeráz II az elongáció során jelentős kotranszkripciós szüneteket tart.[24][25] Ez különösen nukleoszómáknál jelentős, és részben a polimeráz transzkripcióra kevésbé képes állapotba lépése okozza.[24] E szünetek időtartama másodpercektől percekig vagy még tovább is tarthat, a hosszú szünetekből való kilépést elongációs faktorok, például a TFIIS könnyíthetik.[26] A transzkripciós sebesség meghatározza, hogy az átírt nukleoszómák hisztonjai kikerülnek a kromatinból, vagy visszakerülnek a polimeráz mögött.[27]

α-Amanitin

Sablon:Fő Az RNS-polimeráz II-tt az α-amanitin[28] és más amatoxinok inhibeálják. Az α-amanitin sok gombában megtalálható erős méreg.[5] Az egyes RNS-polimerázokra eltérő hatása van: az RNSP I teljesen érintetlen, és normálisan működik, az RNSP III érzékenysége közepes. Az RNSP II-t azonban teljesen inhibeálja a toxin. Az α-amanitin az enzim RPB-1 egységének tölcsér-, bemélyedés és híd-α-hélix-régióiba ágyazódva inhibeálja az RNS-polimeráz II-t.[29]

RNSP II (szürke), α-amanitin-kölcsönhatás (piros)

Holoenzim

Az RNS-polimeráz II-holoenzim az eukarióta RNS-polimeráz II fehérjekódoló gének promotereinél aktivált RNS-polimeráz II-változat.[11] RNS-polimeráz II-ből, általános transzkripciós faktorokból és szabályzó SRB fehérjékből áll.

A holoenzim része a preiniciációs komplex, mivel létrejötte promoteren történik a transzkripció elindítása előtt. A mediátorkomplex a transzkripciós faktorok és az RNS-polimeráz II közti híd.

Kromatinszerkezet általi irányítás

Az utat a transzkripció szakaszaiban szabályzó fehérjék például:

  • Preiniciáció (Bre1 általi segítés, hisztonmódosítás)[30]
  • Iniciáció (TFIIH segíti; COMPASS általi Pol II-módosítás és -segítés, hisztonmódosítás)[31]
  • Elongáció (SET2 általi segítés, hisztonmódosítás)[32]

Ez a folyamat szakaszaira szabályzási lépésekként tekint. Nem bizonyított, de valószínű szabályzó funkciójuk. A Pol II-elongációspromoterek 3 osztályba sorolhatók:

  1. Gyógyszer/szekvenciadependens leállás által érintett (Több interferáló fehérje)
  2. Kromatinszerkezet-orientált faktorok (hiszton-poszttranszkripciósmódosítók, például hiszton-metiltranszferázok)
  3. Pol II-katalízist-javító faktorok ctors (több kölcsönható fehérje és Pol II-kofaktor).

Transzkripciós mechanizmusok

  • Kromatinstruktúra-orientált faktorok: HMT-k (hiszton-metiltranszferáz); COMPASS (Set1-asszociált fehérjék komplexe): a H3 hiszton 4. lizinjét metilálja; a transzkripciórepresszióért (csendesítés) felel. A sejtnövekedés- és transzkripciószabályzás normál része az RNSP II-ben.[33]
  • Set2: a H3 hiszton 36. lizinjét metlálja, elongációszabályzó a CTD-vel való érintkezés révén.[34] A Dot1 a H3 79. lizinjét metilálja.
  • Bre1: Ubikvitinálja a H2B hiszton 123. lizinjét, a preiniciációval függ össze és lehetővé teszi az RNSP II-kötést.

C-terminális domén

Az RPB1 C-terminusa alkotja a C-terminális domént (CTD). Ez általában a Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser maximum 52 ismétlődéséből áll.[35] A domén az enzim magjától a kilépési csatornáig tart, ami az RNS-feldolgozó reakciók az RNS-feldolgozó szerkezettel való közvetlen és közvetett kölcsönhatások miatti indukciója miatt hatásos.[36] Az RNSP I-ben és III-ban nincs CTD.[3] Az RNS-polimeráz II CTD-jét először C. J. Ingles és J. Corden laboratóriumaiban fedezték fel az élesztő-, illetve egér-RPB1-et kódoló DNS szekvenálása során. Más fehérjék általában a polimerázaktiváláshoz kötnek a CTD-hez. Ez érintett a transzkripció iniciációjában, az 5’-sapka elhelyezésében és a spliceoszómához helyezésben a splicinghoz.[13]

CTD-foszforiláció

Az RNS-polimeráz II két formája a foszforilálatlan (IIA) és a foszforilált (IIO).[3][5] A kettő közti átmenet a transzkripció különböző funkcióit könnyíti meg. A CTD-foszforilációt a 6 általános transzkripciós faktor egyike, a TFIIH katalizálja. 2 célja van: az egyik a transzkripció kezdetén történő DNS-elválasztás, a másik a foszforiláció. Az IIA-forma a kerül a preiniciációs komplexben, feltehetően mert nagyobb a TATA-box-kötőfehérje-affinitása, mely a TFIID általános transzkripciós faktor alegysége, mint az IIO-formáé. Az IIO-forma katalizálja az RNS-lánc-elongációt.[5] Az elongáció az 5. helyen történő szerin TFIIH általi foszforilációjával történik. Ez enzimeket aktivál az 5’-vég lezárásához és a 3’-feldolgozófaktorokhoz a poli(A)-helyeknél.[36] A második szerin foszforilációja után aktiválódik az elongáció, ennek megállításához defoszforiláció kell. A domén teljes defoszforilációja után az RNSP II „újrahasznosul” és más iniciációs helyen katalizálja a folyamatot.[36]

Transzkripciókapcsolt rekombinációs javítás

A DNS-oxidáció akadályozhatja az RNSP II-transzkripciót és száltöréseket okozhat. Egy RNS-templátú transzkripciókapcsolt rekombinációs folyamatról leírták, hogy védhet a DNS-károsodással szemben.[37] A sejtciklus G1/G0 szakaszai során a sejtek homológ rekombinációs faktorokat hoznak létre a kettősszál-töréseknél az aktívan átírt részekben. Ez a DNS-kettősszál-törések javításával egybefügg az RNS-templátú homológ rekombináció révén. E folyamat hatékonyan és pontosan illeszti össze az RNS-polimeráz II által átírt gének kettősszál-töréseknél lévő szakaszokat.

Jegyzetek

Sablon:Jegyzetek

Fordítás

További információk

Sablon:Orvosi cikk figyelmeztetés Sablon:Portál

  1. ↑ 1,0 1,1 Sablon:Cite journal
  2. ↑ 2,0 2,1 Sablon:Cite journal
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Sablon:Cite journal
  4. ↑ 4,0 4,1 Sablon:Cite journal
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Sablon:Cite book
  6. ↑ 6,0 6,1 Sablon:Cite journal
  7. ↑ 7,0 7,1 Sablon:Cite journal
  8. ↑ 8,0 8,1 Sablon:Cite journal
  9. ↑ 9,0 9,1 Sablon:Cite journal
  10. ↑ 10,0 10,1 Sablon:Cite journal
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Sablon:Cite journal
  12. ↑ 12,00 12,01 12,02 12,03 12,04 12,05 12,06 12,07 12,08 12,09 12,10 12,11 12,12 12,13 12,14 12,15 12,16 12,17 12,18 12,19 12,20 12,21 12,22 12,23 12,24 12,25 Sablon:Cite journal
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Sablon:Cite journal
  14. ↑ 14,0 14,1 Sablon:Cite web
  15. ↑ 15,0 15,1 Sablon:Cite web
  16. ↑ 16,0 16,1 Sablon:Cite journal
  17. ↑ 17,0 17,1 Sablon:Cite web
  18. ↑ 18,0 18,1 Sablon:Cite web
  19. ↑ 19,0 19,1 Sablon:Cite web
  20. ↑ 20,0 20,1 Sablon:Cite web
  21. ↑ 21,0 21,1 21,2 21,3 21,4 21,5 Sablon:Cite journal
  22. ↑ 22,0 22,1 Sablon:Cite journal
  23. ↑ 23,0 23,1 Sablon:Cite journal
  24. ↑ 24,0 24,1 Sablon:Cite journal
  25. ↑ Sablon:Cite journal
  26. ↑ Sablon:Cite journal
  27. ↑ Sablon:Cite journal
  28. ↑ Sablon:Cite journal
  29. ↑ Sablon:Cite journal
  30. ↑ Sablon:Cite journal Sablon:Open access
  31. ↑ Sablon:Cite journal Sablon:Open access
  32. ↑ Sablon:Cite journal Sablon:Open access
  33. ↑ Sablon:Cite journal
  34. ↑ Sablon:Cite journal
  35. ↑ Sablon:Cite journal
  36. ↑ 36,0 36,1 36,2 Sablon:Cite journal
  37. ↑ Sablon:Cite journal
A lap eredeti címe: „https://hu.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=RNS-polimeráz_II&oldid=4416”