ماشین رونویسی یوکاریوتی

یوکاریوت‌ها ژنوم خود را با سه RNA پلیمراز وابسته به DNA هسته‌ای رونویسی می‌کنند که از این میان، RNA پلیمراز II همه ژن‌های کدکننده پروتئین و بسیاری از RNAهای غیرکدکننده را رونویسی می‌کند. برخلاف آنزیم باکتریایی که نسبتاً خودکفا است، پلیمرازهای یوکاریوتی برای شناسایی پروموترها، تجمع در محل شروع و پیشروی در کروماتین، به مجموعه‌های بزرگی از عوامل جانبی نیاز دارند.

Definition

RNA پلیمراز II، RNA پلیمراز وابسته به DNA یوکاریوتی است که پیش‌سازهای RNA پیام‌رسان و بسیاری از RNAهای غیرکدکننده را رونویسی می‌کند؛ ماشین رونویسی یوکاریوتی، پلیمراز به همراه فاکتورهای رونویسی عمومی، مدیاتور و پروتئین‌های مرتبط است که در یک پروموتر تجمع یافته و رونویسی را تنظیم می‌کنند.

Scope

این موضوع RNA پلیمرازهای یوکاریوتی (با تأکید بر RNA پلیمراز II)، فاکتورهای رونویسی عمومی و کمپلکس پیش‌آغازگری که تشکیل می‌دهند، کوآکتیویتور مدیاتور، و گذارهای تنظیم‌شده آغاز، توقف و طویل‌سازی را پوشش می‌دهد. این مطلب در سطح مرجع-آموزشی مورد بررسی قرار می‌گیرد و نه به عنوان راهنمای بالینی.

Core questions

• کمپلکس پیش‌آغازگری RNA پلیمراز II چگونه در یک پروموتر مونتاژ می‌شود؟
• فاکتورهای رونویسی عمومی و کمپلکس مدیاتور چه نقش‌هایی ایفا می‌کنند؟
• توقف نزدیک پروموتر و کنترل طویل‌سازی چگونه رونویسی Pol II را تنظیم می‌کنند؟

Key concepts

• RNA پلیمرازهای I، II و III
• فاکتورهای رونویسی عمومی (مانند TFIID، TFIIB، TFIIE، TFIIF، TFIIH)
• کمپلکس پیش‌آغازگری
• کمپلکس مدیاتور
• دامنه C-ترمینال (CTD) Pol II
• توقف نزدیک پروموتر
• کوپلینگ طویل‌سازی با پردازش RNA

Mechanisms

RNA پلیمراز II به عنوان بخشی از یک کمپلکس پیش‌آغازگری که از فاکتورهای رونویسی عمومی تشکیل شده است، به یک پروموتر جذب می‌شود. این فاکتورها عناصر پروموتر اصلی را شناسایی می‌کنند، پلیمراز را در موقعیت قرار می‌دهند، DNA را باز می‌کنند و اجازه می‌دهند سنتز آغاز شود؛ کمپلکس مدیاتور، فعال‌کننده‌های ژن‌خاص را به این ماشین متصل می‌کند. پس از آغاز، Pol II اغلب کمی پایین‌تر از محل شروع متوقف می‌شود و برای ورود به مرحله طویل‌سازی مؤثر، به عوامل بیشتری نیاز دارد. در طول طویل‌سازی، وضعیت فسفوریلاسیون دامنه C-ترمینال پلیمراز، کلاهک‌گذاری، پیرایش و پردازش انتهای 3' رونوشت را هماهنگ می‌کند. ساختار اتمی RNA پلیمراز II، شکاف، گیره و جایگاه فعال حفاظت‌شده‌ای را که زیربنای این مراحل هستند، آشکار کرد و بر کشف اولیه مبنی بر اینکه یوکاریوت‌ها از چندین پلیمراز تخصصی استفاده می‌کنند، بنا نهاده شد.

Clinical relevance

اجزای ماشین رونویسی یوکاریوتی، از جمله زیرواحدهای مدیاتور و کینازهایی که توقف و طویل‌سازی را کنترل می‌کنند، در سرطان و اختلالات رشدی نقش دارند و به عنوان اهداف دارویی مورد مطالعه قرار می‌گیرند؛ مهارکننده Pol II، یعنی α-آمانیتین، یک عامل تجربی و سم‌شناختی کلاسیک است. این مدخل این مکانیسم‌ها را در سطح مرجع توصیف می‌کند و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های درمانی نیست.

History

شناخت اینکه یوکاریوت‌ها دارای چندین RNA پلیمراز هستند (Roeder و Rutter، 1969)، مطالعه یک دستگاه رونویسی اختصاصی و چندجزئی را آغاز کرد. بازسازی بعدی فاکتورهای رونویسی عمومی، کشف کمپلکس مدیاتور، و ساختار با وضوح بالای RNA پلیمراز II (Cramer و همکاران، 2001) تصویر مکانیکی را که اکنون تحت این موضوع سازماندهی شده است، تثبیت کرد، با کنترل طویل‌سازی که به عنوان یک لایه تنظیمی اصلی ظاهر شد.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

چرا یوکاریوت‌ها سه RNA پلیمراز دارند؟

کار رونویسی تقسیم شده است: RNA پلیمراز I بیشتر RNA ریبوزومی را می‌سازد، RNA پلیمراز II RNAهای پیام‌رسان و بسیاری از RNAهای غیرکدکننده را می‌سازد، و RNA پلیمراز III RNAهای ناقل و سایر RNAهای کوچک را می‌سازد، که هر کدام ماشین مخصوص به خود را دارند.

کمپلکس پیش‌آغازگری چیست؟

این مجموعه، تجمع RNA پلیمراز II به همراه فاکتورهای رونویسی عمومی در یک پروموتر است که آنزیم را در موقعیت قرار می‌دهد، DNA را باز می‌کند و آن را برای شروع رونویسی آماده می‌سازد.