Abortivní zahájení

Abortivní iniciace , také známá jako abortivní transkripce , je časný proces genetické transkripce , ve kterém se RNA polymeráza váže na promotor DNA a vstupuje do cyklů syntetizujících krátké mRNA transkripty , které se uvolňují předtím, než transkripční komplex opustí promotor. K tomuto procesu dochází jak u eukaryot , tak u prokaryot . Abortivní iniciace je obecně studována v T3 a T7 RNA polymerázách v bakteriofágách a E. coli .

Přehled procesu

K abortivní iniciaci dochází před clearance promotoru [1] .

1. RNA polymeráza se váže na promotorovou DNA za vzniku uzavřeného komplexu RNA polymeráza-promotor
2. RNA polymeráza pak rozvine jeden řetězec DNA obklopující místo iniciace transkripce, čímž vznikne otevřený komplex RNA polymeráza-promotor.
3. RNA polymeráza vstupuje do cyklu abortivní syntézy a uvolňuje krátké řetězce RNA (až 10 nukleotidů dlouhé)
4. RNA polymeráza obchází promotor a vstupuje do transkripčního elongačního kroku

Mechanismus

Abortivní iniciace je normální transkripční proces a vyskytuje se jak in vitro , tak in vivo [2] . Po každém kroku přidání nukleotidu při iniciaci transkripce mohou RNA polymerázy působit stochasticky, aby se vyhnuly promotoru (produktivní iniciace), nebo mohou uvolnit RNA a vrátit se do otevřeného komplexu RNA polymeráza-promotor (nezdařená iniciace). Během této rané fáze transkripce vstupuje RNA polymeráza do fáze, během níž disociace transkripčního komplexu silně soutěží s procesem prodlužování. Silná vazba mezi iniciačním komplexem a promotorem není příčinou abortivního cyklu [3] .

DNA vrásek

Po mnoho let zůstával mechanismus, kterým se RNA polymeráza pohybuje po řetězci DNA během abortivní iniciace, nepolapitelný. Bylo pozorováno, že RNA polymeráza neunikla promotoru při zahájení transkripce, takže nebylo známo, jak by enzym mohl číst řetězec DNA pro dekódování bez pohybu dolů. Během posledního desetiletí výzkum ukázal, že abortivní iniciace zahrnuje drcení DNA , při kterém RNA polymeráza zůstává  nehybná a odvíjí a stahuje DNA v transkripčním komplexu, prochází nukleotidy polymeráz v aktivním místě, čímž dekóduje DNA bez hnutí. To vede k hromadění enzymu v nenavinuté DNA, odtud název „vráska DNA“. Při abortivní iniciaci se RNA polymeráza stočí a stlačí dolů část rozvinuté DNA, uvolní RNA a vrátí se do otevřeného komplexu RNA polymeráza-promotor; naproti tomu během produktivní iniciace se RNA polymeráza stočí a vyvrhne část rozvinuté DNA, čímž naruší interakce RNA-polymeráza-promotor, vyhýbá se promotoru a tvoří transkripční elongační komplex [1] [4] .

Dokument z roku 2006, navrhující zapojení vrásčité DNA do počáteční transkripce, navrhuje myšlenku, že stres vzniklý během vrásnění DNA poskytuje hnací sílu jak pro neúspěšné zahájení, tak pro produktivní zahájení [4] . Doprovodný dokument publikovaný ve stejném roce potvrdil, že detekce vrásek DNA se vyskytuje v 80 % transkripčních cyklů a ve skutečnosti se odhaduje 100 % vzhledem k omezením ve schopnosti detekovat rychlé vrásky (20 % vrásek je kratších než 1 sekunda) [1] .

Funkce

Neexistuje žádná obecně přijímaná funkce pro získání zkrácených RNA transkriptů . Studie v roce 1981 však našly důkaz, že existuje vztah mezi počtem abortivních transkriptů produkovaných a dobou, během níž byly úspěšně produkovány řetězce RNA. Když RNA polymeráza podstoupí abortivní transkripci v přítomnosti ATP , GTP , vytvoří se komplex, který má mnohem nižší abortivní kapacitu využití a mnohem vyšší rychlost syntézy RNA transkriptu plné délky [5] . Studie z roku 2010 našla důkazy, že tyto zkrácené transkripty inhibují ukončení syntézy RNA na vnitřním terminátoru závislém na RNA vlásence [6] .

Viz také

• Oligonukleotid
• Eukaryotická transkripce
• Bakteriální transkripce
• Abscription

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Revyakin A., Liu C., Richard H. Ebright. Abortivní iniciace a produktivní iniciace RNA polymerázou zahrnují DNA scrunching.  (anglicky)  // Science: journal. - 2006. - Sv. 314 , č.p. 5802 . - S. 1139-1143 . - doi : 10.1126/science.1131398 . — PMID 17110577 .
2. ↑ Goldman S., Richard H. Ebright. Přímá detekce abortivních transkriptů RNA in vivo  //  Science : journal. - 2009. - Sv. 324 , č.p. 5929 . - S. 927-928 . - doi : 10.1126/science.1169237 . — PMID 19443781 .
3. ↑ Martin CT, Muller DK, Coleman JE Processivita v raných fázích transkripce pomocí T7 RNA polymerázy.  (anglicky)  // Biochemistry : journal. - 1988. - Sv. 27 , č. 11 . - str. 3966-3974 . - doi : 10.1021/bi00411a012 . — PMID 3415967 .
4. ↑ 1 2 Kapanidis AN, Margeat E., Ho SO, Kortkhonjia E., Weiss S., Ebright RH Počáteční transkripce pomocí RNA polymerázy probíhá mechanismem DNA-scrunching.  (anglicky)  // Science: journal. - 2006. - Sv. 314 , č.p. 5802 . - S. 1144-1147 . - doi : 10.1126/science.1131399 . — PMID 17110578 .
5. ↑ Munson LM, Reznikoff WS Abortivní iniciace a dlouhá syntéza ribonukleové kyseliny.  (anglicky)  // Biochemistry : journal. - 1981. - Sv. 20 , č. 8 . - S. 2081-2085 . - doi : 10.1021/bi00511a003 . — PMID 6165380 .
6. ↑ Lee S., Nguyen HM, Kang C. Drobné abortivní iniciační transkripty vykazují antiterminační aktivitu na vnitřním terminátoru závislém na RNA vlásence.  (eng.)  // Nucleic Acids Res : deník. - 2010. - Sv. 38 , č. 18 . - S. 6045-6053 . - doi : 10.1093/nar/gkq450 . — PMID 20507918 .