خاتمه رونویسی و تضعیف

خاتمه رونویسی مرحله‌ای است که در آن RNA پلیمراز سنتز را متوقف کرده و RNA کامل شده و الگو را آزاد می‌کند و بدین ترتیب محل پایان یک رونوشت را مشخص می‌نماید. تضعیف یک استراتژی تنظیمی مرتبط است که در باکتری‌ها برجسته است و در آن خاتمه زودهنگام در یک ناحیه پیشرو، میزان رونویسی ژن پایین‌دست را در پاسخ به شرایط سلولی تنظیم می‌کند.

Definition

خاتمه رونویسی، ژنتیکی فرآیندی است که طی آن RNA پلیمراز سنتز RNA را متوقف کرده و از الگوی DNA جدا می‌شود و رونوشت را آزاد می‌کند؛ تضعیف تنظیم بیان ژن از طریق خاتمه زودهنگام کنترل‌شده رونویسی قبل از رسیدن پلیمراز به ژن‌های ساختاری است.

Scope

این موضوع مکانیسم‌هایی را پوشش می‌دهد که به رونویسی پایان می‌دهند، خاتمه ذاتی (وابسته به سنجاق‌سر) و وابسته به Rho در باکتری‌ها، خاتمه یوکاریوتی همراه با شکافتن انتهای '3 و پلی‌آدنیلاسیون، و خاتمه زودهنگام تنظیمی شامل تضعیف و ضدخاتمه. این مکانیسم‌ها را در سطح آموزشی-مرجع و نه به عنوان راهنمای بالینی بررسی می‌کند.

Core questions

• چه سیگنال‌هایی به RNA پلیمراز می‌گویند که متوقف شود و رونوشت خود را آزاد کند؟
• باکتری‌ها چگونه از خاتمه زودهنگام (تضعیف) برای تنظیم بیان ژن استفاده می‌کنند؟
• خاتمه یوکاریوتی چگونه با پردازش انتهای '3 RNA همراه است؟

Key concepts

• خاتمه ذاتی (وابسته به سنجاق‌سر)
• خاتمه وابسته به Rho
• تضعیف و پپتیدهای پیشرو
• ضدخاتمه
• ریبوسوئیچ‌ها
• شکافتن انتهای '3 و پلی‌آدنیلاسیون
• توقف پلیمراز

Mechanisms

در باکتری‌ها، خاتمه‌دهنده‌های ذاتی یک سنجاق‌سر RNA غنی از GC را تشکیل می‌دهند که به دنبال آن یک توالی غنی از یوراسیل قرار دارد که کمپلکس طویل‌سازی را بی‌ثبات می‌کند، در حالی که خاتمه وابسته به Rho از هلیکاز Rho برای حرکت در طول رونوشت و جدا کردن پلیمراز استفاده می‌کند؛ عوامل ضدخاتمه می‌توانند این سیگنال‌ها را نادیده بگیرند. تضعیف بیان را با اجازه دادن به ساختارهای ثانویه RNA جایگزین در یک ناحیه پیشرو تنظیم می‌کند که یا تشکیل خاتمه‌دهنده را ترجیح می‌دهند یا از آن جلوگیری می‌کنند، که اغلب با ترجمه یک پپتید پیشرو کوتاه یا با حس کردن مولکول‌های کوچک توسط یک ریبوسوئیچ همراه است. در یوکاریوت‌ها، خاتمه ژن‌های کدکننده پروتئین با شناسایی سیگنال پلی‌آدنیلاسیون و شکافتن RNA تازه سنتز شده همراه است، پس از آن پلیمراز آزاد می‌شود؛ در همه سیستم‌ها، توقف پلیمراز ارتباط نزدیکی با کنترل محل و چگونگی وقوع خاتمه دارد.

Clinical relevance

مکانیسم‌های خاتمه و تضعیف به عنوان اهدافی برای عوامل ضدمیکروبی و به عنوان منابعی برای تنوع تنظیمی مورد مطالعه قرار می‌گیرند؛ تشکیل ناقص انتهای '3 و خاتمه غیرعادی می‌تواند بیان ژن را در بیماری مختل کند. این مدخل یک توصیف مرجع از مکانیسم‌ها است و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های درمانی نیست.

History

تضعیف از طریق مطالعات اپرون‌های بیوسنتزی اسید آمینه باکتریایی تعریف شد که بر اساس منطق تنظیمی مدل اپرون سال 1961 بنا شده بود، در حالی که مکانیسم‌های خاتمه ذاتی و وابسته به Rho توسط بیوشیمی رونویسی باکتریایی تثبیت شدند. در یوکاریوت‌ها، کار بر روی پردازش انتهای '3، خاتمه را به پلی‌آدنیلاسیون مرتبط کرد، و بررسی‌های مدرن، خاتمه، ضدخاتمه و کنترل طویل‌سازی را ترکیب می‌کنند.

Key figures

• Charles Yanofsky
• Nick J. Proudfoot
• Irina Artsimovitch
• John T. Lis

Seminal works

• santangelo-artsimovitch-2011
• proudfoot-2011

Frequently asked questions

تفاوت بین خاتمه ذاتی و وابسته به Rho چیست؟

خاتمه ذاتی به یک سنجاق‌سر RNA و یک توالی غنی از یوراسیل متکی است که پلیمراز را به خودی خود بی‌ثبات می‌کنند، در حالی که خاتمه وابسته به Rho به پروتئین Rho نیاز دارد تا پلیمراز را از الگو جدا کند.

تضعیف چگونه یک ژن را تنظیم می‌کند؟

تضعیف به سلول اجازه می‌دهد، از طریق ساختارهای RNA جایگزین در یک ناحیه پیشرو، انتخاب کند که آیا رونویسی زودتر خاتمه یابد یا به ژن‌های ساختاری ادامه یابد، و بیان را با شرایطی مانند در دسترس بودن اسید آمینه تنظیم می‌کند.