転写終結

RNAポリメラーゼが転写単位の終端を認識し、合成を停止させ、完成したRNAと自身を鋳型から放出する仕組み。

Definition

転写終結とは、特定の終結シグナルに応答して、RNAポリメラーゼが転写単位の終端でRNA合成を停止し、完成した転写産物とポリメラーゼの両方をDNA鋳型から放出するプロセスである。

Scope

このトピックでは、転写を終結させるシグナルとメカニズムについて扱います。細菌においては、RNAヘアピンとポリウリジン鎖によって駆動される内在性（因子非依存性）終結と、Rho依存性終結を対比させます。真核生物においては、タンパク質コード遺伝子の終結を3'末端切断とポリアデニル化に関連付けます。終結は転写の最終段階として扱われ、放出された転写産物の成熟はRNAプロセシングの項目で扱われます。

Core questions

• RNAポリメラーゼに停止を指示するシグナルは何ですか？
• RNAヘアピンは細菌においてどのように因子非依存性終結を引き起こしますか？
• Rho因子はRho依存性終結においてどのような役割を果たしますか？
• 真核生物遺伝子の終結は3'末端プロセシングとどのように関連していますか？

Key theories

内在性（因子非依存性）終結

新生RNA中の自己相補的な配列が安定なヘアピン構造を形成し、それに続くウリジン鎖が伸長複合体を不安定化させ、補助タンパク質を必要とせずにポリメラーゼが転写産物を放出する。

因子依存性終結

Rho依存性終結では、Rhoタンパク質がRNAに結合し、それに沿って移動してポリメラーゼを捕捉し解離させる。一方、真核生物の終結は転写産物の切断とポリアデニル化に連動している。

Mechanisms

細菌の内在性終結では、GCリッチな逆方向反復配列の転写により、ウリジンリッチなセグメントの直上流にRNAヘアピンが形成されます。弱いrU–dAハイブリッドとヘアピンが、一時停止した伸長複合体を不安定化させ、ポリメラーゼとRNAを放出させます。Rho依存性終結では、Rhoヘリカーゼが認識部位でRNAに結合し、ポリメラーゼに向かって移動し、その活性を用いて下流の一時停止部位で複合体を解離させます。真核生物のタンパク質コード遺伝子では、ポリアデニル化シグナルの認識が転写産物の切断を引き起こし、関連因子を介して最終的にポリメラーゼを放出させます。

Clinical relevance

正確な終結の失敗は、疾患に関与する異常な転写産物や読み過ごし転写産物を生み出す可能性があり、終結機構は遺伝子制御との関連で研究されています（臨床的ガイダンスではなく、その意義として提示）。

History

1960年代から1970年代にかけての細菌転写の研究により、内在性終結とRho依存性終結が区別され、その後の研究で真核生物の終結が3'末端プロセシング機構と関連付けられ、今日教えられている二元的な見方が確立されました。

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

細菌と真核生物は同じ方法で転写を終結させますか？

完全に同じではありません。細菌は内在性のヘアピン駆動型終結とRho依存性終結を利用しますが、真核生物のタンパク質コード遺伝子の終結は切断とポリアデニル化に結びついています。

ターミネーターとは何ですか？

転写産物またはその文脈がポリメラーゼに停止を指示するDNA配列であり、細菌ではしばしばウリジンリッチな領域が続くRNAヘアピンをコードしています。