РНК-полимераза III

В клетках эукариот РНК-полимераза III транскрибирует ДНК для синтеза рибосомной 5S рРНК, тРНК, 7SL РНК[1] и других малых РНК.

Гены, транскрибируемые РНК-полимеразой III, относятся к категории генов «домашнего хозяйства», экспрессия которых требуется во всех типах клеток и при большинстве условий окружающей среды. Следовательно, регуляция транскрипции РНК-полимеразы III в первую очередь связана с регуляцией роста клеток и клеточного цикла и требует меньшего количества регуляторных белков, чем в случае РНК-полимеразы II. Однако в стрессовых условиях белок Maf1 подавляет активность РНК-полимеразы III.[2] Рапамицин также может ингибировать РНК-полимеразу III через свою прямую мишень TOR.[3]

Транскрипция

Процесс транскрипции (любой полимеразой) включает три основных этапа:

Инициирование, требующее создания комплекса РНК-полимеразы на промоторе гена
Элонгация, синтез транскрипта РНК
Терминация, завершение транскрипции РНК и разборка комплекса РНК-полимеразы

Инициирование

Инициирование: построение полимеразного комплекса на промоторе. РНК-полимераза III необычна (по сравнению с РНК-полимеразой II) тем, что не требует контрольных последовательностей перед геном, вместо этого обычно полагаясь на внутренние контрольные последовательности, а именно последовательности в транскрибируемой части гена (хотя в некоторых случаях и вышестоящие последовательности, например, ген мяРНК U6 имеет восходящий ТАТА-бокс, что встречается в промоторах РНК-полимеразы II).

Существует три класса инициации РНК-полимеразы III, соответствующих инициации 5S рРНК, тРНК и U6 мяРНК. Во всех случаях процесс начинается со связывания факторов транскрипции с контрольными последовательностями и заканчивается привлечением TFIIIB (Фактора Транскрипции для полимеразы III B) в комплекс и сборкой РНК-полимеразы III. TFIIIB состоит из трех субъединиц: TATA-связывающего белка (TСБ), фактора, связанного с TFIIIB (BRF1 или BRF2 для транскрипции подмножества транскрибируемых РНК-полимеразой III генов у позвоночных), и B-двойной первичной единицы (BDP1). Общая архитектура имеет сходство с РНК-полимеразой II.[4]

Класс I

Стандартные этапы инициации гена 5S рРНК (также называемого классом I):

TFIIIА (Фактор Транскрипции для полимеразы III A) связывается с внутригенной (лежащей в пределах транскрибируемой последовательности ДНК) контрольной последовательностью 5S рРНК, блоком C (также называемым боксом C).
TFIIIА служит платформой, которая заменяет блоки A и B для расположения TFIIIC в ориентации по отношению к сайту старта транскрипции, которая эквивалентна тому, что наблюдается для генов тРНК.
Как только TFIIIC связывается с комплексом TFIIIA-ДНК, сборка TFIIIB происходит тем же образом, что и для транскрипции тРНК.

Класс II

Стандартные этапы инициации гена тРНК (также называемого классом II):

TFIIIC (Фактор Транскрипции для полимеразы III C) связывается с двумя внутригенными (лежащими в пределах транскрибируемой последовательности ДНК) контрольными последовательностями, блоками A и B (также называемыми боксом A и боксом B).
TFIIIC действует как фактор сборки, который позиционирует TFIIIB для связывания с ДНК на сайте с центром примерно в 26 парах оснований перед сайтом начала транскрипции.
TFIIIB представляет собой фактор транскрипции, который собирает РНК-полимеразу III на стартовом сайте транскрипции. Как только TFIIIB связывается с ДНК, TFIIIC больше не требуется. TFIIIB также играет важную роль в открытии промотора.

Класс III

Стандартные этапы инициации гена мяРНК U6 (также называемого классом III) (задокументированы только у позвоночных):

SNAPc (комплекс активирующего белка мяРНК) (также называемый PBP и PTF) связывается с ПЭП (Проксимальным Элементом Последовательности) с центром примерно в 55 парах оснований перед сайтом начала транскрипции. Эта сборка в значительной степени стимулируется факторами транскрипции РНК-полимеразы II Oct1 и STAF, которые связываются с энхансер-подобным ДЭП (Дистальным Элементом Последовательности), по крайней мере, на 200 пар оснований перед сайтом начала транскрипции. Эти факторы и промоторные элементы являются общими для транскрипции генов мяРНК РНК-полимеразой II и III.
SNAPc действует для сборки TFIIIB в TATA-боксе с центром из 26 пар оснований перед стартовым сайтом транскрипции. Наличие TATA-бокса указывает на то, что ген мяРНК транскрибируется РНК-полимеразой III, а не РНК-полимеразой II.
TFIIIB для транскрипции U6-мяРНК содержит меньший паралог Brf1, Brf2.
TFIIIB представляет собой фактор транскрипции, который собирает РНК-полимеразу III на стартовом сайте транскрипции. Консервация последовательности предсказывает, что TFIIIB, содержащий Brf2, также играет роль в открытии промотора.

Элонгация

TFIIIB остается связанным с ДНК после инициации транскрипции с помощью РНК-полимеразы III (в отличие от бактериальных σ-факторов и большинства основных факторов транскрипции для транскрипции РНК-полимеразой II). Это приводит к высокой скорости повторной инициации транскрипции генов, транскрибируемых РНК-полимеразой III.

Терминация

Полимераза III завершает транскрипцию на небольшом участке polyUs (5-6). В случае эукариот петля шпильки не требуется, но может повысить эффективность терминации у человека.[5]

Примечания

Englert M. et al. Novel upstream and intragenic control elements for the RNA polymerase III-dependent transcription of human 7SL RNA gene (англ.) // Biochimie. — 2004. — Vol. 86, no. 12. — P. 867-874. — doi:10.1016/j.biochi.2004.10.012.
Alessandro Vannini, Rieke Ringel, Anselm G. Kusser, Otto Berninghausen, George A. Kassavetis. Molecular basis of RNA polymerase III transcription repression by Maf1 // Cell. — 2010-10-01. — Т. 143, вып. 1. — С. 59–70. — ISSN 1097-4172. — doi:10.1016/j.cell.2010.09.002.
Jaehoon Lee, Robyn D. Moir, Ian M. Willis. Regulation of RNA polymerase III transcription involves SCH9-dependent and SCH9-independent branches of the target of rapamycin (TOR) pathway // The Journal of Biological Chemistry. — 2009-05-08. — Т. 284, вып. 19. — С. 12604–12608. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.C900020200.
Yan Han, Chunli Yan, Susan Fishbain, Ivaylo Ivanov, Yuan He. Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries // Cell Discovery. — 2018. — Т. 4. — С. 40. — ISSN 2056-5968. — doi:10.1038/s41421-018-0044-z.
Matthew S. Verosloff, William K. Corcoran, Taylor B. Dolberg, Joshua N. Leonard, Julius B. Lucks. RNA sequence and structure determinants of Pol III transcriptional termination in human cells (англ.). — Molecular Biology, 2020-09-11. — doi:10.1101/2020.09.11.294140.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Englert M. et al. Novel upstream and intragenic control elements for the RNA polymerase III-dependent transcription of human 7SL RNA gene (англ.) // Biochimie. — 2004. — Vol. 86, no. 12. — P. 867-874. — doi:10.1016/j.biochi.2004.10.012.

[2] Alessandro Vannini, Rieke Ringel, Anselm G. Kusser, Otto Berninghausen, George A. Kassavetis. Molecular basis of RNA polymerase III transcription repression by Maf1 // Cell. — 2010-10-01. — Т. 143, вып. 1. — С. 59–70. — ISSN 1097-4172. — doi:10.1016/j.cell.2010.09.002.

[3] Jaehoon Lee, Robyn D. Moir, Ian M. Willis. Regulation of RNA polymerase III transcription involves SCH9-dependent and SCH9-independent branches of the target of rapamycin (TOR) pathway // The Journal of Biological Chemistry. — 2009-05-08. — Т. 284, вып. 19. — С. 12604–12608. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.C900020200.

[4] Yan Han, Chunli Yan, Susan Fishbain, Ivaylo Ivanov, Yuan He. Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries // Cell Discovery. — 2018. — Т. 4. — С. 40. — ISSN 2056-5968. — doi:10.1038/s41421-018-0044-z.

[5] Matthew S. Verosloff, William K. Corcoran, Taylor B. Dolberg, Joshua N. Leonard, Julius B. Lucks. RNA sequence and structure determinants of Pol III transcriptional termination in human cells (англ.). — Molecular Biology, 2020-09-11. — doi:10.1101/2020.09.11.294140.