Kết thúc phiên mã

Cách RNA polymerase nhận biết điểm cuối của một đơn vị phiên mã, ngừng tổng hợp, và giải phóng RNA đã hoàn thành cùng với chính nó khỏi khuôn mẫu.

Definition

Kết thúc phiên mã là quá trình mà RNA polymerase ngừng tổng hợp RNA ở cuối một đơn vị phiên mã, giải phóng cả bản phiên mã đã hoàn thành và polymerase khỏi khuôn DNA để đáp ứng các tín hiệu kết thúc cụ thể.

Scope

Chủ đề này bao gồm các tín hiệu và cơ chế kết thúc phiên mã. Ở vi khuẩn, nó đối chiếu sự kết thúc nội tại (không phụ thuộc yếu tố), được thúc đẩy bởi một cấu trúc kẹp tóc RNA và một đoạn poly-uridine, với sự kết thúc phụ thuộc Rho. Ở sinh vật nhân chuẩn, nó liên hệ sự kết thúc của các gen mã hóa protein với sự cắt bỏ đầu 3' và polyadenyl hóa. Nó coi sự kết thúc là bước cuối cùng của phiên mã; sự trưởng thành của bản phiên mã được giải phóng được đề cập trong phần xử lý RNA.

Core questions

• Tín hiệu nào cho RNA polymerase biết phải dừng lại?
• Cấu trúc kẹp tóc RNA gây ra sự kết thúc không phụ thuộc yếu tố ở vi khuẩn như thế nào?
• Yếu tố Rho làm gì trong sự kết thúc phụ thuộc Rho?
• Sự kết thúc của các gen nhân chuẩn liên quan đến quá trình xử lý đầu 3' như thế nào?

Key theories

Kết thúc nội tại (không phụ thuộc yếu tố)

Một trình tự tự bổ sung trong RNA mới sinh gấp lại thành một cấu trúc kẹp tóc ổn định, sau đó là một chuỗi uridine, làm mất ổn định phức hợp kéo dài và khiến polymerase giải phóng bản phiên mã mà không cần protein phụ trợ.

Kết thúc phụ thuộc yếu tố

Trong sự kết thúc phụ thuộc Rho, protein Rho liên kết với RNA và di chuyển dọc theo nó để bắt kịp và phân ly polymerase, trong khi sự kết thúc ở sinh vật nhân chuẩn được ghép nối với sự cắt bỏ và polyadenyl hóa bản phiên mã.

Mechanisms

Trong quá trình kết thúc nội tại ở vi khuẩn, quá trình phiên mã một đoạn lặp ngược giàu GC tạo ra một cấu trúc kẹp tóc RNA ngay trước một đoạn giàu uridine; liên kết rU–dA yếu cộng với cấu trúc kẹp tóc làm mất ổn định phức hợp kéo dài bị tạm dừng, giải phóng polymerase và RNA. Trong quá trình kết thúc phụ thuộc Rho, helicase Rho gắn vào RNA tại một vị trí nhận biết và di chuyển về phía polymerase, sử dụng hoạt động của nó để phân ly phức hợp tại một điểm dừng phía hạ nguồn. Trong các gen mã hóa protein của sinh vật nhân chuẩn, sự nhận biết tín hiệu polyadenyl hóa kích hoạt sự cắt bỏ bản phiên mã và, thông qua các yếu tố liên quan, cuối cùng giải phóng polymerase.

Clinical relevance

Việc không kết thúc đúng cách có thể tạo ra các bản phiên mã bất thường hoặc đọc xuyên qua có liên quan đến bệnh tật, và bộ máy kết thúc được nghiên cứu liên quan đến điều hòa gen; được đưa ra như ý nghĩa, không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Các nghiên cứu về phiên mã vi khuẩn vào những năm 1960 và 1970 đã phân biệt sự kết thúc nội tại với sự kết thúc phụ thuộc Rho, và các công trình sau này đã liên kết sự kết thúc ở sinh vật nhân chuẩn với bộ máy xử lý đầu 3', tạo ra bức tranh kép được giảng dạy ngày nay.

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

Vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn có kết thúc phiên mã theo cùng một cách không?

Không hoàn toàn. Vi khuẩn sử dụng sự kết thúc nội tại do cấu trúc kẹp tóc và sự kết thúc phụ thuộc Rho, trong khi sự kết thúc của các gen mã hóa protein ở sinh vật nhân chuẩn gắn liền với sự cắt bỏ và polyadenyl hóa.

Chất kết thúc là gì?

Một trình tự DNA mà bản phiên mã hoặc ngữ cảnh của nó báo hiệu polymerase dừng lại; ở vi khuẩn, nó thường mã hóa một cấu trúc kẹp tóc RNA theo sau là một đoạn giàu uridine.