Factorul sigma

Factorul sigma ( factorul σ ) este o proteină necesară pentru inițierea transcripției în bacterii . [1] Este un factor de inițiere a transcripției bacteriene care asigură legarea specifică a ARN polimerazei (RNAP) la promotorii genei . Este omoloagă cu factorul de transcripție B în arhee și cu factorul eucariotic TFIIB . [2] Factorul sigma specific utilizat pentru a iniția transcripția unei anumite gene va varia în funcție de genă și de semnalele de mediu necesare pentru a iniția transcrierea acelei gene. Alegerea promotorilor de către ARN polimerază depinde de factorul sigma asociat acestuia [3] .

Factorul sigma împreună cu ARN polimeraza este cunoscut sub numele de holoenzima ARN polimerază. Fiecare moleculă de holoenzimă de ARN polimerază conține exact o subunitate de factor sigma. Numărul de factori sigma variază în diferite tipuri de bacterii. [1] [4] E. coli are șapte factori sigma. Factorii Sigma se disting prin greutatea moleculară caracteristică . De exemplu, σ 70 este un factor sigma cu o greutate moleculară de 70 kDa .

Factorul sigma din complexul holoenzimei ARN polimerază este necesar pentru inițierea transcripției, deși odată ce acest pas este finalizat, se disociază de complex și ARN polimeraza continuă să se alungească de la sine.

Factori sigma specializati

Diferiți factori sigma sunt utilizați în diferite condiții de mediu. Acești factori sigma specializați leagă promotorii genelor care sunt adecvați pentru condițiile de mediu, crescând transcripția acelor gene.

Factorii sigma ai Escherichia coli :

• σ 70 (RpoD) - σ A - factor sigma „de întreținere” sau numit și factor sigma primar , transcrie majoritatea genelor din celulele în creștere. Fiecare celulă are un factor sigma „de întreținere” care menține genele și căile importante în funcționare. [1] În cazul Escherichia coli și a altor bacterii Gram-negative în formă de bastonaș, sigma „de menaj” este σ 70 . [1] Toate genele recunoscute de σ 70 conțin secvențe consens de promotor similare constând din două părți. [1] Secvențele de promotor consens se găsesc de obicei la 10 și 35 de nucleotide în raport cu baza ADN-ului corespunzătoare începutului transcriptului ARN (pozițiile -10 și -35 înainte de punctul de început).
• σ 19 FecI - gena de reglare a factorului sigma pentru transportul fierului feric
• σ 24 RpoE - factor sigma extracitoplasmatic/stres termic extrem
• σ 28 ​​RpoF - factor sigma flagelar
• σ 32 RpoH - factor sigma de șoc termic, se activează atunci când se aplică căldură bacteriei. Datorită exprimării mai mari, factorul va fi mai probabil să se lege de enzima de bază a ARN polimerazei. În același timp, sunt exprimate și alte proteine ​​de șoc termic care permit celulei să supraviețuiască la temperaturi mai ridicate. Unele dintre enzimele care sunt exprimate la activarea σ 32 sunt chaperonele, proteazele și enzimele de reparare a ADN-ului.
• σ 38 ​​RpoS - factorul sigma al fazei de foame / staționar
• σ 54 ​​RpoN - factor sigma al restricției de azot

Există, de asemenea , factori anti-sigma care inhibă funcția factorilor sigma și factori anti-anti-sigma care restabilesc funcția factorului sigma.

Structura

Factorii Sigma au patru părți principale care se găsesc în mod obișnuit în toți factorii sigma:

Părțile principale sunt subdivizate în continuare (de exemplu, 2 include 2.1, 2.2 etc.)

• Regiunea 1.1 se găsește numai în „factori sigma primari” (RpoD, RpoS în E. coli). Acesta asigură legarea factorului sigma de promotor numai atunci când este în complex cu ARN polimeraza.
• Regiunea 2.4 recunoaște și se leagă de elementul -10 al promotorului (se numește „ Cutie Pribnow ”).
• Regiunea 4.2 recunoaște și se leagă de elementul promotor -35.

Singura excepție de la această regulă este factorul sigma de tip σ 54 . Proteinele omoloage cu σ 54 (RpoN) sunt factori sigma funcționali, dar au secvențe de aminoacizi semnificativ diferite.

Întârziere în timpul alungirii transcripției

ARN polimeraza de bază (formată din 2 subunități alfa (α), 1 beta (β), 1 beta bar (β') și 1 subunități omega (ω) leagă factorul sigma pentru a forma un complex numit holoenzima ARN polimerază . Anterior, se credea că holoenzima inițiază transcripția, în timp ce principala ARN polimeraza (nucleul-enzimă) sintetizează în mod independent ARN. Astfel, s-a crezut că factorul sigma ar trebui să se disocieze în timpul tranziției de la inițierea transcripției la alungirea transcripțională (această tranziție se numește „escape promotor”). Această viziune s-a bazat pe analiza complecșilor de ARN polimerază purificate blocați în timpul inițierii și alungirii. În cele din urmă, modelele structurale ale complexelor de ARN polimerază prezic că, pe măsură ce produsul ARN în curs de dezvoltare devine mai lung de ~ 15 nucleotide, sigma trebuie să fie „împinsă” din holoenzimă pe măsură ce are loc coliziunea sterica între ARN și domeniul sigma. Cu toate acestea, un studiu recent a arătat că σ 70 poate rămâne legat în complex cu ARN polimeraza de bază, cel puțin în timpul alungirii timpurii. [5] Într-adevăr, fenomenul pauzei promo-proximale indică faptul că sigma joacă un rol în alungirea transcripțională timpurie. Toate studiile sunt în concordanță cu sugestia că „scăparea promotorului” scurtează durata de viață a interacțiunii factorului sigma cu enzima de bază a ARN polimerazei de la a fi foarte lungă la început (prea lungă pentru a fi măsurată într-un experiment biochimic tipic) la o perioadă mai scurtă. , durata de viață măsurabilă la trecerea la stadiul de alungire.

ciclu σ

S-a crezut mult timp că factorul σ părăsește în mod necesar enzima principală (enzima-nucleu) de îndată ce inițiază transcripția, permițând factorului σ liber să se lege de o altă enzimă-nucleu și să inițieze transcripția la un alt site. Astfel, factorul σ trece de la o enzimă de bază la alta. Cu toate acestea, Richard Ebright și colegii, folosind metoda de transfer de energie prin rezonanță fluorescentă (FRET), au arătat mai târziu că factorul σ nu părăsește neapărat enzima de bază. [5] În schimb, factorul σ își schimbă legarea de enzima de bază în timpul inițierii și alungirii. Prin urmare, factorul σ circulă între o stare puternic legată în timpul inițierii și o stare slab legată în timpul alungirii transcripționale.

Vezi și

• Factori generali de transcripție
• Factori de transcripție
• TFIIB

Note

1. ↑ 1 2 3 4 5 Gruber TM, Gross CA (2003). „Subunități sigma multiple și împărțirea spațiului de transcripție bacterian”. Revizuirea anuală a microbiologiei. 57:441–66. DOI : 10.1146/annurev.micro.57.030502.090913 Arhivat 6 noiembrie 2018 la Wayback Machine . PMID 14527287 Arhivat 23 decembrie 2018 la Wayback Machine .
2. ↑ Burton SP, Burton ZF (6 noiembrie 2014). „Enigma σ: factorii σ bacterieni, TFB arheal și TFIIB eucariote sunt omologi” . Transcriere. 5 (4): DOI : 10.4161/21541264.2014.967599 Arhivat 1 februarie 2022 la Wayback Machine . PMC 4581349 . PMID 25483602 Arhivat 23 decembrie 2018 la Wayback Machine .
3. ↑ Ho TD, Ellermeier CD (aprilie 2012). „Activarea factorului σ a funcției citoplasmatice suplimentare” . Opinie actuală în microbiologie. 15(2): 182–8. DOI : 1016/j.mib.2012.01.001 . PMC 3320685 . PMID 22381678 Arhivat 23 decembrie 2018 la Wayback Machine .
4. ↑ Sharma Marea Britanie, Chatterji D. Schimbarea transcripțională în Escherichia coli în timpul stresului și înfometării prin modularea activității sigma  //  FEMS Microbiology Reviews: journal. - 2010. - Septembrie ( vol. 34 , nr. 5 ). - P. 646-657 . - doi : 10.1111/j.1574-6976.2010.00223.x . — PMID 20491934 .
5. ↑ 1 2 Kapanidis AN, Margeat E., Laurence TA, Doose S., Ho SO, Mukhopadhyay J., Kortkhonjia E., Mekler V., Ebright RH, Weiss S. Retention of transcription initiation factor sigma70 in transcription elongation: single- analiza moleculei  //  Molecular Cell : jurnal. - 2005. - noiembrie ( vol. 20 , nr. 3 ). - P. 347-356 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.10.012 . — PMID 16285917 .

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)