Maquinaria de Transcripción Eucariota

Los eucariotas transcriben sus genomas con tres ARN polimerasas nucleares dependientes de ADN, de las cuales la ARN polimerasa II transcribe todos los genes codificantes de proteínas y muchos ARN no codificantes. A diferencia de la enzima bacteriana, comparativamente autosuficiente, las polimerasas eucariotas requieren grandes ensamblajes de factores accesorios para reconocer promotores, ensamblarse en el sitio de inicio y proceder a través de la cromatina.

Definition

La ARN polimerasa II es la ARN polimerasa eucariota dependiente de ADN que transcribe precursores de ARN mensajero y muchos ARN no codificantes; la maquinaria de transcripción eucariota es la polimerasa junto con los factores generales de transcripción, Mediator y las proteínas asociadas que se ensamblan y regulan la transcripción en un promotor.

Scope

Este tema abarca las ARN polimerasas eucariotas (con énfasis en la ARN polimerasa II), los factores generales de transcripción y el complejo de preiniciación que forman, el coactivador Mediator, y las transiciones reguladas de iniciación, pausa y elongación. Se trata a un nivel educativo de referencia y no como una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo se ensambla el complejo de preiniciación de la ARN polimerasa II en un promotor?
• ¿Qué papeles desempeñan los factores generales de transcripción y el complejo Mediator?
• ¿Cómo regulan la transcripción de la Pol II la pausa próxima al promotor y el control de la elongación?

Key concepts

• ARN polimerasas I, II y III
• Factores generales de transcripción (p. ej., TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH)
• Complejo de preiniciación
• Complejo Mediator
• Dominio C-terminal (CTD) de la Pol II
• Pausa próxima al promotor
• Acoplamiento de la elongación al procesamiento del ARN

Mechanisms

La ARN polimerasa II es reclutada a un promotor como parte de un complejo de preiniciación ensamblado a partir de los factores generales de transcripción, los cuales reconocen elementos del promotor central, posicionan la polimerasa, funden el ADN y permiten que comience la síntesis; el complejo Mediator conecta activadores génicos específicos a esta maquinaria. Después de la iniciación, la Pol II a menudo se detiene (pausa) justo corriente abajo del sitio de inicio y requiere factores adicionales para entrar en una elongación productiva, durante la cual el estado de fosforilación del dominio C-terminal de la polimerasa coordina el encapuchamiento (capping), el empalme (splicing) y el procesamiento del extremo 3' del transcrito. La estructura atómica de la ARN polimerasa II reveló la hendidura, la pinza y el sitio activo conservados que subyacen a estos pasos, basándose en el descubrimiento original de que los eucariotas emplean múltiples polimerasas especializadas.

Clinical relevance

Componentes de la maquinaria de transcripción eucariota, incluyendo subunidades de Mediator y las quinasas que controlan la pausa y la elongación, están implicados en el cáncer y en trastornos del desarrollo y se estudian como dianas farmacológicas; el inhibidor de la Pol II, α-amanitina, es un agente experimental y toxicológico clásico. Esta entrada describe estos mecanismos a nivel de referencia y no constituye una base para decisiones de tratamiento.

History

El reconocimiento de que los eucariotas poseen múltiples ARN polimerasas (Roeder y Rutter, 1969) abrió el estudio de un aparato de transcripción dedicado y multicomponente. La posterior reconstitución de los factores generales de transcripción, el descubrimiento del complejo Mediator y la estructura de alta resolución de la ARN polimerasa II (Cramer et al., 2001) establecieron el panorama mecanicista ahora organizado bajo este tema, con el control de la elongación emergiendo como una capa reguladora principal.

Key figures

• Robert G. Roeder
• Roger Kornberg
• Patrick Cramer
• John T. Lis

Seminal works

• roeder-rutter-1969
• cramer-2001
• soutourina-2018

Frequently asked questions

¿Por qué los eucariotas tienen tres ARN polimerasas?

El trabajo de transcripción está dividido: la ARN polimerasa I produce la mayor parte del ARN ribosomal, la ARN polimerasa II produce ARN mensajeros y muchos ARN no codificantes, y la ARN polimerasa III produce ARN de transferencia y otros ARN pequeños, cada una con su propia maquinaria.

¿Qué es el complejo de preiniciación?

Es el ensamblaje de la ARN polimerasa II junto con los factores generales de transcripción en un promotor que posiciona la enzima, abre el ADN y lo prepara para iniciar la transcripción.