Maquinaria de Transcrição Eucariótica

Os eucariotos transcrevem seus genomas com três RNA polimerases nucleares dependentes de DNA, das quais a RNA polimerase II transcreve todos os genes codificadores de proteínas e muitos RNAs não codificadores. Ao contrário da enzima bacteriana comparativamente autossuficiente, as polimerases eucarióticas requerem grandes conjuntos de fatores acessórios para reconhecer promotores, montar-se no sítio de início e prosseguir através da cromatina.

Definition

A RNA polimerase II é a RNA polimerase eucariótica dependente de DNA que transcreve precursores de RNA mensageiro e muitos RNAs não codificadores; a maquinaria de transcrição eucariótica é a polimerase juntamente com os fatores gerais de transcrição, o Mediador e as proteínas associadas que montam e regulam a transcrição em um promotor.

Scope

O tópico abrange as RNA polimerases eucarióticas (com ênfase na RNA polimerase II), os fatores gerais de transcrição e o complexo de pré-iniciação que eles formam, o coativador Mediador e as transições reguladas de iniciação, pausa e alongamento. É tratado em nível de referência-educacional e não como orientação clínica.

Core questions

• Como o complexo de pré-iniciação da RNA polimerase II é montado em um promotor?
• Que papéis os fatores gerais de transcrição e o complexo Mediador desempenham?
• Como a pausa proximal ao promotor e o controle do alongamento regulam a transcrição da Pol II?

Key concepts

• RNA polimerases I, II e III
• Fatores gerais de transcrição (por exemplo, TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH)
• Complexo de pré-iniciação
• Complexo Mediador
• Domínio C-terminal (CTD) da Pol II
• Pausa proximal ao promotor
• Acoplamento do alongamento ao processamento de RNA

Mechanisms

A RNA polimerase II é recrutada para um promotor como parte de um complexo de pré-iniciação montado a partir dos fatores gerais de transcrição, que reconhecem elementos do promotor central, posicionam a polimerase, fundem o DNA e permitem que a síntese comece; o complexo Mediador conecta ativadores específicos de genes a essa maquinaria. Após a iniciação, a Pol II frequentemente pausa logo a jusante do sítio de início e requer fatores adicionais para entrar em alongamento produtivo, durante o qual o estado de fosforilação do domínio C-terminal da polimerase coordena o capeamento, o splicing e o processamento da extremidade 3' do transcrito. A estrutura atômica da RNA polimerase II revelou a fenda, a pinça e o sítio ativo conservados que sustentam essas etapas, baseando-se na descoberta original de que os eucariotos empregam múltiplas polimerases especializadas.

Clinical relevance

Componentes da maquinaria de transcrição eucariótica, incluindo subunidades do Mediador e as quinases que controlam a pausa e o alongamento, estão implicados em câncer e distúrbios do desenvolvimento e são estudados como alvos de medicamentos; o inibidor da Pol II, α-amanitina, é um agente experimental e toxicológico clássico. Esta entrada descreve esses mecanismos em nível de referência e não é uma base para decisões de tratamento.

History

O reconhecimento de que os eucariotos possuem múltiplas RNA polimerases (Roeder e Rutter, 1969) abriu o estudo de um aparato de transcrição dedicado e multicomponente. A reconstituição subsequente dos fatores gerais de transcrição, a descoberta do complexo Mediador e a estrutura de alta resolução da RNA polimerase II (Cramer et al., 2001) estabeleceram o quadro mecanicista agora organizado sob este tópico, com o controle do alongamento emergindo como uma importante camada regulatória.

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 que os eucariotos têm três RNA polimerases?

O trabalho de transcrição é dividido: a RNA polimerase I produz a maioria do RNA ribossômico, a RNA polimerase II produz RNAs mensageiros e muitos RNAs não codificadores, e a RNA polimerase III produz RNAs de transferência e outros RNAs pequenos, cada um com sua própria maquinaria.

O que é o complexo de pré-iniciação?

É o conjunto da RNA polimerase II juntamente com os fatores gerais de transcrição em um promotor que posiciona a enzima, abre o DNA e o prepara para iniciar a transcrição.