Terminator (biologie moleculară)

Terminator ( eng.  Terminator ) - secvență de nucleotide ADN , care încheie transcrierea unei gene sau a unui operon . De regulă, secvența terminatorului este astfel încât secvența sa complementară în ARNm provoacă eliberarea transcriptului nou sintetizat din complexul de transcripție. Această secvență din ARNm poate provoca în sine terminarea datorită propriei sale structuri secundare , sau poate atrage proteine ​​speciale  - factori de terminare. Odată eliberați , ARN polimeraza și factorii de transcripție trec la transcrierea unei alte gene.

La procariote

Există două mecanisme de terminare la procariote : rho-dependente și rho-independente . Terminatorii Ro-dependenți funcționează printr-o proteină specială - ro -factor , care are activitate ARN helicază și distruge complexul de ADN, ARNm și ARN polimerază. Terminatorii Rho-dependenți se găsesc în bacterii și fagi . Terminatorii dependenți de Rho sunt localizați sub codonul stop , la care se termină translația , și sunt secvențe nestructurate, bogate în citozină din ARNm, cunoscute sub numele de site-uri rut (din site-ul de utilizare Rho englezesc  ), după care există puncte de oprire a transcripției ( în engleză ). linguriță din punctul de oprire a transcripției ) [1] . Secvența de consens pentru locurile rădăcinilor nu a fost stabilită. Situl Rut acționează ca un site pentru legarea factorului rho la ARNm și activatorul acestuia. Factorul rho activat începe să hidrolizeze ATP și, datorită energiei hidrolizei, se deplasează de-a lungul ARNm până când se ciocnește cu ARN polimeraza care s-a oprit la locul linguriței . Contactul dintre factorul rho și ARN polimeraza stimulează descompunerea complexului de transcripție datorită efectelor alosterice ale factorului rho asupra ARN polimerazei [2] [3] .  

Terminatorii Rho-independenți formează ace de păr în structura transcriptului sintetizat, care, la ciocnirea cu ARN polimeraza, provoacă disocierea complexului ADN, ARNm și ARN polimerază. Un terminator tipic rho-independent constă din 20 de nucleotide , este îmbogățit în perechi GC și are simetrie de diade și este urmat de o regiune bogată în timină ( tractul poli(T) ), care în ARNm corespunde unei regiuni îmbogățite în uracil . Mecanismul ipotetizat al terminatorilor rho-independenți este că ac de păr determină oprirea ARN polimerazei, ceea ce crește probabilitatea de disociere a enzimei de șablon [4] [5] . În plus, factorul de alungire a transcripției NusA interacționează cu ac de păr, ceea ce contribuie la terminarea transcripției [6] .

La eucariote

La eucariote , semnalele de terminare a transcripției sunt recunoscute de factorii de terminare care interacționează cu ARN polimeraza II și accelerează procesul de terminare. Când un semnal de poliadenilare este sintetizat în ARNm , proteinele CPSF (din engleză  cleavage and polyadenylation specificity factor ) și CstF (din engleză  cleavage stimulation factor ) trec la acesta din domeniul C-terminal al ARN polimerazei II. Acești doi factori recrutează apoi alte proteine ​​care rup transcriptul, eliberând ARNm din complexul de transcripție și adaugă o coadă de aproximativ 200 de nucleotide adenină la capătul 3' al ARNm într-un proces cunoscut sub numele de poliadenilare. În acest moment, ARN polimeraza continuă transcripția pentru câteva sute până la câteva mii de nucleotide și în cele din urmă se disociază de ADN printr-un mecanism care nu este pe deplin cunoscut. Există două ipoteze principale în acest sens: modelul torpilă și modelul alosteric [7] [8] .

Când sinteza ARNm în sine este încheiată și o întrerupere a semnalului de poliadenilare este introdusă în acesta, partea de transcript rămasă în stânga ruperii este încă legată complementar de ADN și ARN polimerază, care continuă transcrierea. Apoi , exonucleaza se leagă de restul transcriptului, încă asociat cu matrița, și începe să scindeze o nucleotidă de la capătul său 5’, apropiindu-se treptat de ARN polimeraza II, care continuă transcripția. La om , proteina XRN2 acționează ca atare exonuclează . În cele din urmă, conform modelului torpilă, exonucleaza ajunge din urmă cu ARN polimeraza II și o împinge de pe șablon, distrugând transcrierea reziduală și provocând terminarea transcripției. În loc să ciocnească enzima cu ADN-ul, XRN2 poate „elimina” ADN-ul de sub ea [9] . Mecanismul acestui proces nu este clar și este puțin probabil ca acesta să se bazeze doar pe disociere [10] .

Conform unui model alternativ, cunoscut sub numele de model alosteric, terminarea se datorează modificărilor structurale ale ARN polimerazei, care sunt cauzate de interacțiunea cu anumite proteine ​​sau, dimpotrivă, de pierderea conexiunii cu altele. Modificările structurale ale ARN polimerazei duc la disocierea acesteia de matrice și apar după ce ARN polimeraza sintetizează semnalul de poliadenilare. Când ARN polimeraza sintetizează un semnal de poliadenilare, aceasta suferă o schimbare conformațională care face ca anumite proteine ​​să părăsească domeniul său C-terminal. Modificările conformaționale reduc procesivitatea ARN polimerazei, crescând probabilitatea disocierii acesteia. În acest model, cunoscut sub numele de model alosteric, terminarea nu este cauzată de distrugerea reziduurilor de transcript, ci de o scădere a eficienței ARN polimerazei, ceea ce crește probabilitatea disocierii acesteia [7] .

Note

1. ↑ Richardson Lislott V. , Richardson John P. Terminarea transcripției dependentă de Rho este guvernată în primul rând de secvențele de utilizare Rho din amonte (rut) ale unui terminator  //  Journal of Biological Chemistry. - 1996. - 30 august ( vol. 271 , nr. 35 ). - P. 21597-21603 . — ISSN 0021-9258 . doi : 10.1074 / jbc.271.35.21597 .
2. ↑ Terminatorii Ciampi MS Rho-dependenți și terminarea transcripției.  (engleză)  // Microbiologie (Reading, Anglia). - 2006. - Septembrie ( vol. 152 , nr. Pt 9 ). - P. 2515-2528 . - doi : 10.1099/mic.0.28982-0 . — PMID 16946247 .
3. ↑ Epshtein V. , Dutta D. , Wade J. , Nudler E. An allosteric mechanism of Rho-dependent transcription termination.  (engleză)  // Natură. - 2010. - 14 ianuarie ( vol. 463 , nr. 7278 ). - P. 245-249 . - doi : 10.1038/nature08669 . — PMID 20075920 .
4. ↑ von Hippel PH Un model integrat al complexului de transcripție în alungire, terminare și editare   // Știință . - 1998. - 31 iulie ( vol. 281 , nr. 5377 ). - P. 660-665 . - doi : 10.1126/science.281.5377.660 .
5. ↑ Gusarov Ivan , Nudler Evgheni. Mecanismul de terminare a transcripției intrinseci  (engleză)  // Molecular Cell. - 1999. - Aprilie ( vol. 3 , nr. 4 ). - P. 495-504 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/S1097-2765(00)80477-3 .
6. ↑ Santangelo TJ , Artsimovitch I. Terminare și antiterminare: ARN polimeraza rulează un semn de stop.  (engleză)  // Nature Reviews. microbiologie. - 2011. - Mai ( vol. 9 , nr. 5 ). - P. 319-329 . - doi : 10.1038/nrmicro2560 . — PMID 21478900 .
7. ↑ 1 2 Watson, J. Biologia moleculară a genei  . Presa de laborator Cold Spring Harbor, 2008. - P. 410-411. - ISBN 978-0-8053-9592-1 .
8. ↑ Rosonina E. , Kaneko S. , Manley JL Încheierea transcripției: despărțirea este greu de făcut.  (engleză)  // Genes & Development. - 2006. - 1 mai ( vol. 20 , nr. 9 ). - P. 1050-1056 . - doi : 10.1101/gad.1431606 . — PMID 16651651 .
9. ↑ Luo W. , Bentley D. Un șobolan ribonucleolitic torpilează ARN polimeraza II.  (engleză)  // Cell. - 2004. - 29 decembrie ( vol. 119 , nr. 7 ). - P. 911-914 . - doi : 10.1016/j.cell.2004.11.041 . — PMID 15620350 .
10. ↑ Luo W. , Johnson AW , Bentley DL Rolul Rat1 în cuplarea procesării ARNm 3'-end la terminarea transcripției: implicații pentru un model alosteric-torpilă unificat.  (engleză)  // Genes & Development. - 2006. - 15 aprilie ( vol. 20 , nr. 8 ). - P. 954-965 . - doi : 10.1101/gad.1409106 . — PMID 16598041 .