Терминация транскрипции

Как РНК-полимераза распознает конец транскрипционной единицы, останавливает синтез и высвобождает завершенную РНК и себя из матрицы.

Definition

Терминация транскрипции — это процесс, при котором РНК-полимераза прекращает синтез РНК в конце транскрипционной единицы, высвобождая как завершенный транскрипт, так и полимеразу из ДНК-матрицы в ответ на специфические сигналы терминации.

Scope

Эта тема охватывает сигналы и механизмы, которые завершают транскрипцию. У бактерий она противопоставляет внутреннюю (фактор-независимую) терминацию, обусловленную РНК-шпилькой и полиуридиновым трактом, Rho-зависимой терминации. У эукариот она связывает терминацию генов, кодирующих белки, с расщеплением 3'-конца и полиаденилированием. Она рассматривает терминацию как завершающий этап транскрипции; созревание высвобожденного транскрипта рассматривается в разделе «Процессинг РНК».

Core questions

• Какие сигналы указывают РНК-полимеразе остановиться?
• Как РНК-шпилька вызывает фактор-независимую терминацию у бактерий?
• Что делает фактор Rho при Rho-зависимой терминации?
• Как терминация эукариотических генов связана с процессингом 3'-конца?

Key theories

Внутренняя (фактор-независимая) терминация

Самокомплементарная последовательность в нативной РНК сворачивается в стабильную шпильку, которая, сопровождаемая участком уридинов, дестабилизирует элонгационный комплекс и заставляет полимеразу высвобождать транскрипт без участия вспомогательных белков.

Фактор-зависимая терминация

При Rho-зависимой терминации белок Rho связывается с РНК и перемещается по ней, чтобы догнать и диссоциировать полимеразу, в то время как эукариотическая терминация связана с расщеплением и полиаденилированием транскрипта.

Mechanisms

При внутренней терминации у бактерий транскрипция богатого GC-инвертированного повтора приводит к образованию РНК-шпильки непосредственно перед богатым уридином сегментом; слабая гибридная связь rU–dA плюс шпилька дестабилизируют приостановленный элонгационный комплекс, высвобождая полимеразу и РНК. При Rho-зависимой терминации хеликаза Rho связывается с РНК в сайте узнавания и движется к полимеразе, используя свою активность для диссоциации комплекса в нижележащей точке паузы. В эукариотических генах, кодирующих белки, узнавание сигнала полиаденилирования запускает расщепление транскрипта и, через ассоциированные факторы, последующее высвобождение полимеразы.

Clinical relevance

Неправильная терминация может приводить к образованию аберрантных или сквозных транскриптов, связанных с заболеваниями, а аппарат терминации изучается в связи с регуляцией генов; предлагается как значимость, а не клиническое руководство.

History

Исследования бактериальной транскрипции в 1960-х и 1970-х годах различали внутреннюю и Rho-зависимую терминацию, а более поздние работы связали эукариотическую терминацию с аппаратом процессинга 3'-конца, что привело к современной двойной картине.

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

Одинаково ли происходит терминация транскрипции у бактерий и эукариот?

Не совсем. Бактерии используют внутреннюю терминацию, обусловленную шпилькой, и Rho-зависимую терминацию, в то время как эукариотическая терминация генов, кодирующих белки, связана с расщеплением и полиаденилированием.

Что такое терминатор?

Последовательность ДНК, чей транскрипт или контекст сигнализирует полимеразе об остановке; у бактерий она часто кодирует РНК-шпильку, за которой следует богатый уридином участок.