การยุติการถอดรหัส

อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรสจดจำจุดสิ้นสุดของหน่วยการถอดรหัส หยุดการสังเคราะห์ และปล่อยอาร์เอ็นเอที่สมบูรณ์และตัวมันเองออกจากแม่แบบได้อย่างไร

Definition

การยุติการถอดรหัสคือกระบวนการที่อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรสหยุดการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอเมื่อสิ้นสุดหน่วยการถอดรหัส โดยปล่อยทั้งทรานสคริปต์ที่สมบูรณ์และพอลิเมอเรสออกจากแม่แบบดีเอ็นเอเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณการยุติที่จำเพาะ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมสัญญาณและกลไกที่ยุติการถอดรหัส ในแบคทีเรียจะเปรียบเทียบการยุติแบบภายใน (ไม่ขึ้นกับปัจจัย) ซึ่งขับเคลื่อนโดยโครงสร้างกิ๊บติดผมของอาร์เอ็นเอและส่วนของพอลียูริดีน กับการยุติที่ขึ้นกับ Rho ในยูคาริโอตจะเชื่อมโยงการยุติของยีนที่สร้างโปรตีนกับการตัดปลาย 3' และการเติมพอลีอะดีนีน โดยถือว่าการยุติเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการถอดรหัส ส่วนการทำให้ทรานสคริปต์ที่ถูกปล่อยออกมาสมบูรณ์จะครอบคลุมภายใต้การประมวลผลอาร์เอ็นเอ

Core questions

• สัญญาณใดที่บอกให้อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรสหยุด?
• โครงสร้างกิ๊บติดผมของอาร์เอ็นเอทำให้เกิดการยุติที่ไม่ขึ้นกับปัจจัยในแบคทีเรียได้อย่างไร?
• ปัจจัย Rho ทำอะไรในการยุติที่ขึ้นกับ Rho?
• การยุติของยีนยูคาริโอตเชื่อมโยงกับการประมวลผลปลาย 3' อย่างไร?

Key theories

การยุติแบบภายใน (ไม่ขึ้นกับปัจจัย)

ลำดับที่เข้าคู่กันเองในอาร์เอ็นเอที่เกิดขึ้นใหม่จะพับเป็นโครงสร้างกิ๊บติดผมที่เสถียร ซึ่งตามด้วยลำดับของยูริดีน จะทำให้คอมเพล็กซ์การยืดตัวไม่เสถียรและทำให้พอลิเมอเรสปล่อยทรานสคริปต์โดยไม่จำเป็นต้องมีโปรตีนเสริม

การยุติที่ขึ้นกับปัจจัย

ในการยุติที่ขึ้นกับ Rho โปรตีน Rho จะจับกับอาร์เอ็นเอและเคลื่อนที่ไปตามอาร์เอ็นเอเพื่อตามทันและแยกพอลิเมอเรสออก ในขณะที่การยุติของยูคาริโอตจะเชื่อมโยงกับการตัดและการเติมพอลีอะดีนีนของทรานสคริปต์

Mechanisms

ในการยุติแบบภายในของแบคทีเรีย การถอดรหัสของลำดับซ้ำกลับหัวที่อุดมด้วย GC จะสร้างโครงสร้างกิ๊บติดผมของอาร์เอ็นเออยู่เหนือส่วนที่อุดมด้วยยูริดีนเล็กน้อย; ไฮบริด rU–dA ที่อ่อนแอรวมกับโครงสร้างกิ๊บติดผมจะทำให้คอมเพล็กซ์การยืดตัวที่หยุดชะงักไม่เสถียร ทำให้พอลิเมอเรสและอาร์เอ็นเอถูกปล่อยออกมา ในการยุติที่ขึ้นกับ Rho เฮลิเคส Rho จะจับกับอาร์เอ็นเอที่ตำแหน่งการจดจำและเคลื่อนที่ไปยังพอลิเมอเรส โดยใช้กิจกรรมของมันในการแยกคอมเพล็กซ์ที่จุดหยุดชั่วคราวที่อยู่ปลายน้ำ ในยีนที่สร้างโปรตีนของยูคาริโอต การจดจำสัญญาณพอลีอะดีนีนจะกระตุ้นการตัดทรานสคริปต์ และผ่านปัจจัยที่เกี่ยวข้อง จะนำไปสู่การปล่อยพอลิเมอเรสในที่สุด

Clinical relevance

ความล้มเหลวในการยุติอย่างถูกต้องอาจทำให้เกิดทรานสคริปต์ที่ผิดปกติหรือทรานสคริปต์ที่อ่านเลยไป ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรค และกลไกการยุติกำลังถูกศึกษาในความสัมพันธ์กับการควบคุมยีน; นำเสนอในฐานะความสำคัญ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

History

การศึกษาการถอดรหัสของแบคทีเรียในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ได้แยกความแตกต่างระหว่างการยุติแบบภายในกับการยุติที่ขึ้นกับ Rho และงานวิจัยในภายหลังได้เชื่อมโยงการยุติของยูคาริโอตเข้ากับกลไกการประมวลผลปลาย 3' ทำให้เกิดภาพคู่ที่สอนกันอยู่ในปัจจุบัน

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

แบคทีเรียและยูคาริโอตยุติการถอดรหัสด้วยวิธีเดียวกันหรือไม่?

ไม่ทั้งหมด แบคทีเรียใช้การยุติแบบภายในที่ขับเคลื่อนด้วยโครงสร้างกิ๊บติดผมและการยุติที่ขึ้นกับ Rho ในขณะที่การยุติของยีนที่สร้างโปรตีนของยูคาริโอตเชื่อมโยงกับการตัดและการเติมพอลีอะดีนีน

ตัวยุติคืออะไร?

ลำดับดีเอ็นเอที่ทรานสคริปต์หรือบริบทของมันส่งสัญญาณให้พอลิเมอเรสหยุด; ในแบคทีเรียมักจะเข้ารหัสโครงสร้างกิ๊บติดผมของอาร์เอ็นเอตามด้วยส่วนที่อุดมด้วยยูริดีน