RNA-polymeras II

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 3 oktober 2017; kontroller kräver 12 redigeringar .

RNA-polymeras II  är ett eukaryot enzym som katalyserar DNA- transkription , syntetiserar mRNA -prekursorer och de flesta snRNA och mikroRNA [2] [3] . Detta polymeras är ett 550 kDa komplex bestående av 12 subenheter. RNA-polymeras II är den mest studerade typen av RNA-polymeras. Det kräver ett brett spektrum av transkriptionsfaktorer för att binda till gener uppströms om promotorer och initiera transkription.

Underenheter

Kärnsubenheter av RNA-polymeras II har isolerats med hjälp av transkriptionsanalyser [5] . Det isolerade enzymet har vanligtvis 10-12 subenheter (12 i människor och jäst) och är inte kapabel till specifik promotorigenkänning [6] . Många interaktioner mellan dess underenheter är redan kända [7] .

• Den DNA-beroende RPB1-subenheten av RNA-polymeras II  är ett enzym som kodas av POLR2A -genen hos människor och RPO21 i jäst. RPB1 är den största subenheten av RNA-polymeras II. Dess C-terminala domän, som kombinerar upp till 52 heptapeptidrepetitioner (YSPTSPS), som är nödvändiga för polymerasaktivitet [8] . I kombination med ett antal andra polymerassubenheter bildar den polymeras-DNA-bindande domänen, i vilken DNA- mallen transkriberas till RNA [9] . Denna subenhet interagerar med RPB8 [7] .

• RPB2 ( POLR2B ) är den näst största subenheten, som i kombination med minst två andra polymerassubenheter bildar en struktur som upprätthåller kontakten mellan DNA-mallen och nysyntetiserat RNA i enzymets aktiva plats [10] .

• RPB3 ( POLR2C ) är den tredje största subenheten. Existerar som en heterodimer med en annan polymerassubenhet, POLR2J , som bildar huvudenheten. RPB3 interagerar med RPB1-5, 7, 10-12 [7] .

B4-subenheten av RNA-polymeras II (RPB4)  , kodad av POLR2D-genen [11] , är den fjärde största subenheten och kan spela en roll i stressskydd.

RPB5 hos människor kodas av POLR2E -genen . Två molekyler av denna subenhet finns i varje RNA-polymeras II [12] . RPB5 interagerar starkt med RPB1, RPB3 och RPB6 [7] .

• RPB6 ( POLR2F ) bildar en struktur med minst två andra subenheter som stabiliserar transkriptionen av polymeraset på DNA-mallen [13] .

RPB7 kodas av POLR2G -genen och kan spela en roll i regleringen av polymerasfunktioner [14] . RPB7 interagerar med RPB1 och RPB5 [7] .

• RPB8 ( POLR2H ) interagerar med RPB1-3, 5 och 7 subenheter [7] .

• RPB9  , spåret i vilket DNA-mallen transkriberas till RNA, består av RPB9 ( POLR2I ) och RPB1.

• RPB10  är en produkt av POLR2L -genen . Det interagerar med RPB1-3 och 5, och starkt med RPB3 [7] .

• RPB11  — RPB11-subenheten i sig består av tre subenheter hos människor: POLR2J (RPB11-a), POLR2J2 (RPB11-b) och POLR2J3 [15] (RPB11-c).

• RPB12 interagerar med RPB3 ( POLR2K ) [7] .

Montering

RPB3 är involverad i sammansättningen av RNA-polymeras II [16] . RPB2- och RPB3-subkomplexet uppträder kort efter subenhetssyntes [16] . Detta komplex interagerar därefter med RPB1 [16] . RPB3, RPB5 och RPB7 interagerar med varandra för att bilda homodimerer, och RPB3 och RPB5 kan tillsammans binda till alla andra RPB-subenheter utom RPB9. [7] Endast RPB1 binder starkt till RPB5 [7] . RPB1-subenheten kontaktar också RPB7, RPB10, även om den är svagare än med RPB8, som den har den mest effektiva kontakten med [7] . Efter RPB1-komplexet kan andra subenheter som RPB5 och RPB7 komma in, där RPB5 binder till RPB6 och RPB8 och RPB3 levererar RPB10, RPB 11 och RPB12. [7] RPB4 och RPB9 kan bara slås samman när nästan hela komplexet är sammansatt. RPB4 bildar ett komplex med RPB7 [7] .

Kinetik

Ett enzym kan katalysera upp till flera miljoner reaktioner per sekund. Enzymets hastighet beror på lösningens sammansättning och koncentrationen av substratet. Liksom andra enzymer har POLR2 en mättnadskurva och en maximal hastighet ( Vmax ) . Den har K m (substratkoncentration som krävs för att nå hälften av Vmax ) och k cat (antal substratmolekyler som bearbetas av en aktiv plats per sekund). Den angivna konstanten ger k cat / K m . Det teoretiska maximum för denna konstant ligger i intervallet från 10 8 till 10 9 (M – 1 s – 1 ), när varje kollision mellan enzymet och dess substrat leder till en katalyshandling. I jäst kan en mutation i Trigger-Loop-domänen av den största subenheten förändra enzymets kinetik [17] .

Omsättningstalet för RNA-polymeras II är 0,16 s -1 av koncentrationen [18] . Bakteriellt RNA-polymeras, en släkting till RNA-polymeras II, växlar mellan inaktiverat och aktiverat tillstånd genom translokation fram och tillbaka längs DNA [19] . Koncentrationer av [NTP] ekv = 10 μM GTP, 10 μM UTP, 5 μM ATP och 2,5 μM CTP, ger en genomsnittlig förlängningsklassning, omsättningstal, ~1 baspar (NTP) -1 för bakteriellt RNA-polymeras [19] .

RNA-polymeras II hämmas av α-amanitin [20] .

Holoenzym

RNA-polymeras II-holoenzymet är en form av eukaryot RNA-polymeras II som rekryteras i levande celler i proteingenpromotorer [ 6] . Den består av RNA-polymeras II, en undergrupp av vanliga transkriptionsfaktorer , och regulatoriska proteiner som kallas SRB-proteiner.

Sammansättningsdelen av holoenzymet hänvisas till som preinitieringskomplexet eftersom dess sammansättning sker vid platsen för genpromotorn före transkriptionsinitiering . Mediatorkomplexet fungerar som en brygga mellan RNA-polymeras II och transkriptionsfaktorer.

Kontroll av kromatinstruktur

Det[ vad? ] en sammanfattning av mekanismen genom vilken kromatinstrukturer och post-translationell modifiering av histoner hjälper till att reglera gentranskription av RNA-polymeras II, med exemplet med jästceller.

Detta[ vad? ] sökväg ger exempel på reglering vid följande transkriptionspunkter:

• Förinitiering (reklam för Bre1, modifiering av histoner).
• Initiering (TFIIH-promotion, Pol II-modifiering och COMPASS-promotion, histonmodifiering).
• Förlängning (framsteg längs Set2, histonmodifieringar).

Observera att detta[ vad? ] avser de olika stadierna av detta[ vad? ] process som regleringssteg. Det[ vad? ] har inte visats vara[ vem? ] används för reglering, men det är mycket troligt att detta[ vad? ] så.

Pol II RNA-promotorförlängning kan sammanfattas i 3 klasser:

1. Läkemedels-/sekvensberoende (fördröjning/påverkan) faktorer (olika störande proteiner).
2. Faktororienterade kromatinstrukturer (post-transkriptionella histonmodifierare, såsom histonmetyltransferas).
3. Pol II RNA-faktorer som förbättrar kvaliteten på transkription (olika störande proteiner och Pol II-kofaktorer).

Proteinkomplex involverade

Faktorer som riktar in sig på kromatinstrukturer:
( (HMTs (Histonmetyltransferaser)):
COMPASS§† - (Set1 relaterat proteinkomplex) - H3 histonmetylatlysin
4. Set2 - H3 histonmetylatlysin 36.
(intressant irrelevant exempel: Dot1 *‡ - metylater lysin 79 av histon H3.)

(Andra): Bre1 - ubiquinizes (lägger till ubiquitin ) till lysin 123 av histon H2B. Associerad med förinitiering och tillåter bindning av Pol II RNA.

CTD RNA-polymeras

C-terminalen av RPB1 läggs till för att bilda en C-terminal domän (CTD). Den karboxylterminala domänen av RNA-polymeras II innehåller typiskt upp till 52 upprepningar av Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser-sekvensen. [21] Andra proteiner binder ofta till den C-terminala domänen av RNA-polymeras för att aktivera polymerasaktivitet. Detta är en proteindomän som är involverad i transkriptionsinitiering, kapsling av RNA-transkriptet och fästning till spliceosomen för RNA- splitsning . [åtta]

Anteckningar

1. ↑ Meyer P. A., Ye P., Zhang M., Suh M.-H., Fu J. Phasing RNA polymerase II using intrinsically bound Zn-atoms: an updated structural model  //  Struktur: journal. - 2006. - Juni ( vol. 14 , nr 6 ). - s. 973-982 . - doi : 10.1016/j.str.2006.04.003 . — PMID 16765890 .
2. ↑ Kornberg R. Eukaryotic transcriptional control  //  Trends in Cell Biology : journal. - Cell Press , 1999. - Vol. 9 , nej. 12 . — P. M46 . - doi : 10.1016/S0962-8924(99)01679-7 . — PMID 10611681 .
3. ↑ Sims RJ 3rd , Mandal SS , Reinberg D. Nya höjdpunkter av RNA-polymeras-II-medierad transkription.  (engelska)  // Aktuell åsikt inom cellbiologi. - 2004. - Vol. 16, nr. 3 . - S. 263-271. - doi : 10.1016/j.ceb.2004.04.004 . — PMID 15145350 .
4. ↑ Armache KJ, Mitterweger S., Meinhart A., Cramer P. Structures of complete RNA polymerase II and its subcomplex, Rpb4/7  // J Biol Chem  : journal. - 2005. - 25 februari ( vol. 280 , nr 8 ). - P. 7131-7134 . - doi : 10.1074/jbc.M413038200 . — PMID 15591044 .  
5. ↑ Sawadogo M., Sentenac A. RNA-polymeras B(II) och allmänna transkriptionsfaktorer   // Annu . Varv. Biochem. : journal. - 1990. - Vol. 59 . - s. 711-754 . doi : 10.1146 / annurev.bi.59.070190.003431 . — PMID 2197989 .
6. ↑ 1 2 Myer V. E., Young R. A. RNA polymeras II holoenzymes and subcomplexes  //  J. Biol. Chem.  : journal. - 1998. - Oktober ( vol. 273 , nr 43 ). - P. 27757-27760 . doi : 10.1074/ jbc.273.43.27757 . — PMID 9774381 .
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Acker J., de Graaff M., Cheynel I., Khazak V., Kedinger C., Vigneron M. Interaktioner mellan de humana RNA-polymeras II-subenheterna   // J. Biol. Chem.  : journal. - 1997. - Juli ( vol. 272 ​​, nr 27 ). - P. 16815-16821 . doi : 10.1074 / jbc.272.27.16815 . — PMID 9201987 .
8. ↑ 1 2 Brickey W. J., Greenleaf A. L. Funktionella studier av den karboxiterminala upprepade domänen av Drosophila RNA-polymeras II in vivo  //  Genetics: journal. - 1995. - Juni ( vol. 140 , nr 2 ). - P. 599-613 . — PMID 7498740 .
9. ↑ Entrez-gen: POLR2A-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid A, 220 kDa . (obestämd)
10. ↑ Entrez-gen: POLR2B-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid B, 140 kDa . (obestämd)
11. ↑ Khazak V., Estojak J., Cho H., Majors J., Sonoda G., Testa J. R., Golemis E. A. Analys av interaktionen mellan den nya RNA-polymeras II (pol II) subenheten hsRPB4 med sin partner hsRPB7 och med pol II  (engelska)  // Mol. cell. Biol. : journal. - 1998. - Maj ( vol. 18 , nr 4 ). - P. 1935-1945 . — PMID 9528765 .
12. ↑ Entrez-gen: POLR2E-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid E, 25 kDa . Arkiverad från originalet den 5 december 2010. (obestämd)
13. ↑ Entrez-gen: POLR2F-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid F. Arkiverad från originalet den 5 december 2010. (obestämd)
14. ↑ Entrez-gen: POLR2G-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid G. (obestämd)
15. ↑ POLR2J3-polymeras (RNA) II (DNA-riktad) polypeptid J3 . Hämtad 3 oktober 2017. Arkiverad från originalet 21 oktober 2018. (obestämd)
16. ↑ 1 2 3 Kolodziej P. A., Young R. A. Mutationer i de tre största subenheterna av jäst RNA-polymeras II som påverkar enzymsammansättningen   // Mol . cell. Biol. : journal. - 1991. - September ( vol. 11 , nr 9 ). - P. 4669-4678 . — PMID 1715023 .
17. ↑ Kaplan, Craig. Dissektion av Pol II triggerloopfunktion och Pol II-aktivitet – beroende kontroll av startplatsval in vivo  //  PLoS Genetics : journal. - 2012. - 12 april.
18. ↑ Jin J., Dong W., Guarino L. A. LEF-4-subenheten av Baculovirus RNA-polymeras har RNA-5'-trifosfatas- och ATPas-aktiviteter  //  J. Virol. : journal. - 1998. - December ( vol. 72 , nr 12 ). - P. 10011-10019 . — PMID 9811739 .
19. ↑ 1 2 Abbondanzieri E. A., Greenleaf W. J., Shaevitz J. W., Landick R., Block S. M. Direkt observation av basparsstegring med RNA-polymeras  //  Nature: journal. - 2005. - November ( vol. 438 , nr 7067 ). - S. 460-465 . - doi : 10.1038/nature04268 . — PMID 16284617 .
20. ↑ Kaplan, Craig D. RNA-polymeras II-triggerslingan fungerar i substratval och är direkt inriktad av α-amanitin   // Mol . cell : journal. - 2008. - 6 juni.
21. ↑ Meinhart A., Cramer P. Igenkänning av RNA-polymeras II karboxiterminal domän av 3'-RNA-bearbetningsfaktorer  //  Nature: journal. - 2004. - Juli ( vol. 430 , nr 6996 ). - S. 223-226 . - doi : 10.1038/nature02679 . — PMID 15241417 .

Transkription (biologi)
Transkriptionsreglering _	prokaryoter operon ( laktosoperon tryptofanoperon GABA operon arabinosoperon galaktosoperon ) repressor ( laktosrepressor tryptofanrepressor ) eukaryoter Histonmodifieringsenzymer ( histoner / nukleosom ) _ _ Polycomb-gruppproteiner , histonmetyltransferas EZH2 Histondemetylas Acetylering och deacetylering av histoner ( Histone deacetylase HDAC1 Histonacetyltransferas ) DNA-metylering DNA-metyltransferas Kromatin ombyggnad CHD7 Gemensamt för pro- och eukaryoter Transcription coregulators ( Coactivator corepressor induktor ) Transkriptionsfaktorer
Aktivering	Promoter ( Pribnov-box TATA box BRE CAAT box Ömsesidiga element ) Enhancer ( E-box Ömsesidiga element ) Isolator Ljuddämpare
Initiering	Startsida för transkription
Förlängning	bakteriellt RNA-polymeras : rpoB eukaryot RNA-polymeras: RNA-polymeras II , RNA-polymeras III
Uppsägning	Terminator Ro oberoende uppsägning Ro faktor