Transkriptionstermination

Wie die RNA-Polymerase das Ende einer Transkriptionseinheit erkennt, die Synthese stoppt und die fertige RNA sowie sich selbst von der Matrize freisetzt.

Definition

Transkriptionstermination ist der Prozess, bei dem die RNA-Polymerase die RNA-Synthese am Ende einer Transkriptionseinheit einstellt und sowohl das fertige Transkript als auch die Polymerase als Reaktion auf spezifische Terminationssignale von der DNA-Matrize freisetzt.

Scope

Dieses Thema behandelt die Signale und Mechanismen, die die Transkription beenden. Bei Bakterien wird die intrinsische (faktorunabhängige) Termination, die durch eine RNA-Haarnadelstruktur und einen Poly-Uridin-Trakt angetrieben wird, der Rho-abhängigen Termination gegenübergestellt. Bei Eukaryoten wird die Termination von proteincodierenden Genen mit der 3'-End-Spaltung und Polyadenylierung in Verbindung gebracht. Es behandelt die Termination als abschließenden Schritt der Transkription; die Reifung des freigesetzten Transkripts wird unter RNA-Prozessierung behandelt.

Core questions

• Welche Signale weisen die RNA-Polymerase an, anzuhalten?
• Wie verursacht eine RNA-Haarnadelstruktur eine faktorunabhängige Termination bei Bakterien?
• Was bewirkt der Rho-Faktor bei der Rho-abhängigen Termination?
• Wie ist die Termination eukaryotischer Gene mit der 3'-End-Prozessierung verbunden?

Key theories

Intrinsische (faktorunabhängige) Termination

Eine selbstkomplementäre Sequenz in der naszierenden RNA faltet sich zu einer stabilen Haarnadelstruktur, die, gefolgt von einer Uridin-Sequenz, den Elongationskomplex destabilisiert und die Polymerase dazu bringt, das Transkript ohne die Notwendigkeit von akzessorischen Proteinen freizusetzen.

Faktorabhängige Termination

Bei der Rho-abhängigen Termination bindet das Rho-Protein an die RNA und transloziert entlang dieser, um die Polymerase einzuholen und zu dissoziieren, während die eukaryotische Termination an die Spaltung und Polyadenylierung des Transkripts gekoppelt ist.

Mechanisms

Bei der bakteriellen intrinsischen Termination erzeugt die Transkription einer GC-reichen invertierten Wiederholung eine RNA-Haarnadelstruktur direkt stromaufwärts eines Uridin-reichen Segments; der schwache rU–dA-Hybrid plus die Haarnadelstruktur destabilisieren den pausierenden Elongationskomplex und setzen Polymerase und RNA frei. Bei der Rho-abhängigen Termination bindet die Rho-Helikase an die RNA an einer Erkennungsstelle und bewegt sich in Richtung der Polymerase, wobei sie ihre Aktivität nutzt, um den Komplex an einer stromabwärts gelegenen Pause zu dissoziieren. Bei eukaryotischen proteincodierenden Genen löst die Erkennung des Polyadenylierungssignals die Spaltung des Transkripts und durch assoziierte Faktoren die eventuelle Freisetzung der Polymerase aus.

Clinical relevance

Eine fehlerhafte Termination kann zu aberranten oder durchgelesenen Transkripten führen, die an Krankheiten beteiligt sind, und die Terminationsmaschinerie wird im Zusammenhang mit der Genregulation untersucht; dies wird als Bedeutung und nicht als klinische Leitlinie angeboten.

History

Studien zur bakteriellen Transkription in den 1960er und 1970er Jahren unterschieden die intrinsische von der Rho-abhängigen Termination, und spätere Arbeiten verknüpften die eukaryotische Termination mit der 3'-End-Prozessierungsmaschinerie, wodurch das heute gelehrte duale Bild entstand.

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

Terminieren Bakterien und Eukaryoten die Transkription auf die gleiche Weise?

Nicht vollständig. Bakterien nutzen die intrinsische Haarnadel-getriebene und Rho-abhängige Termination, während die eukaryotische Termination von proteincodierenden Genen an die Spaltung und Polyadenylierung gebunden ist.

Was ist ein Terminator?

Eine DNA-Sequenz, deren Transkript oder Kontext der Polymerase signalisiert, anzuhalten; bei Bakterien kodiert sie oft eine RNA-Haarnadelstruktur, gefolgt von einem Uridin-reichen Abschnitt.