2022/09/26 / 公司活动及新闻
几种转录的终止机制
几种转录的终止机制
2022/09/26
当转录到一定程度时,它会停止,复合物会崩溃,再生RNA释放,称为终止转录(termination)。终止通常需要一个标志,即终止子(terminator),DNA模板作为转录终止信号的顺式作用元件(cis-actingelement)。
元件(element)指DNA具有特殊功能的序列。相对而言,具有这种效果的蛋白质被称为“因子”(factor)。顺式(cis)与反式(trans)拉丁文前缀,是的“在同一侧”和“在另一侧”意义。这两个词在顺反异构中比较容易理解,在分子生物中的用法与早期研究有关。
在早期的分子遗传学研究中,有必要区分对基因的控制作用DNA分子本身,或来自另一个分子。前者称为顺式效应,例如增强子对启动子的效应;后者称为反式效应,例如蛋白质因子对启动子的效应。顺反子的概念也是如此。
原核生物有两种终止子:依赖生物:ρ因子的终止和不依赖ρ终止因子。ρ因子(Rho)它是一个高度保守的终止因子,拥有绝大多数原核生物。除了终止转录,Rho还有抑制反义转录和危害转录tRNA和小调整RNA沉默外源的生成DNA等等。
两种类型的终止子都有一个回文结构。简单的终止子有两种对称的包含GC下游还有一个包含A的序列。而依赖于依赖。ρ没有终止因子GC序列和寡聚a序列。
简单终止子转录RNA后,2段含有GC茎环的结构会被破坏,破坏RNA和模版DNA混合双链结构。此时,下游恰好结合性较弱AU是的,转录扩大复合物的不稳定性进一步导致转录扩大复合物聚合酶离解和转录终止。
转录内部终止模型。Biomolecules.2015Jun;5(2):1063–1078.
这种终止也称为内部终止(intrinsictermination)。大肠杆菌中的大多数基因选择内部终止,Rho依赖终止约占20-30%。
大肠杆菌的Rho因子为环形六聚体,每个亚基47KD。亚基N端为RNA融合域一起形成原始结合点(pri**rybindingsite,PBS)。C端亚基ATP酶活性,可以水解ATP促进构象变化。
Rho首先根据因子PBS鉴别并结合RNA特殊序列(称为Rhoutilizationsite,rut位点),然后打开六聚体环RNA列入环中。RNA与另一侧的第二个结合点(SBS)融合后,环再合闭,并激发ATP酶活性,消耗ATP移动到3‘位置,称为易位(translocation)。
Rho依赖转录终止过程。TrendsBiochemSci.2016Aug;41(8):690-699.
这是易位的结果Rho慢慢接近再生RNA3'-尾端,然后RNAP相互影响,开启转录终止。具体制度的终止还不清楚,有不同的假设,比如切割杂合双链,RNAP的变构等。
Rho依赖的转录终止过程具有更丰富的控制方法,包括Rho因子的数量和活力控制、核糖体和蛋白质因子对终止过程的危害等。例如,当rut当位点被核糖体或蛋白质因子占据或产生二级结构时,很难有终止效果,导致下游序列被转录,即转录被详细阅读(transcriptionalreadthrough)。
Rho依赖转录终止和基因表达调控。TrendsBiochemSci.2016Aug;41(8):690-699.
在一些病菌mRNA5'-前导区(leaderregion)里有Rho依赖的终止子,根据操纵rut位点或RNAP暂停等形式确定下游基因主体是否可以转录。
真核生物的RNAP有三种,其终止方法也不同。PolI终止必须转录为因子TTF-1与rRNA基因下游的终止子融合导致聚合酶停止。PTRF(PolI和转录物释放因子)介导转录复合物的离解。
RNAPI终止制度。GenesDev.2009Jun1;23(11):1247–1269.
PolIII转录的基因很小,所以终止相对简单。模板链中有一段oligo(dA)(多聚A),转录多聚U后,两者的融合较差,使得复合物不稳定。特别是指其非模板链oligo(dT)参与终止过程,可促进聚合酶暂停和转录本释放。
PolII有很多关于终止的研究,主要使用加尾信号作为转录终止信号。mRNA聚腺苷酸化信号5-AAUAAA-3'之后,会筹集一系列蛋白因子,切割mRNA并加上polyA然后释放RNAP,转录终止。在这链接RNAP500-2000个核苷酸仍然可以再生。
RNAPII目前释放的实际系统主要有两种模式:鱼雷模型:(torpedomodel)和变构模型(allostericmodel)。前者觉得,mRNA5'-3'核酸外切酶(Rat1/Xrn2)它将溶解转录复合物中的其余部分RNA链条,逐渐接近RNAPII。打中后会打开复合物解体,导致转录终止。
变构模型认为,扩大复合材料(EC)根据polyA位点(PAS)它将导致加宽因子的离解或终止因子的集成,导致复合结构图像的变化,并导致转录的终止。这两个模型并不完全相互排斥,有些模型将两者结合起来。还有一些模型认为必须终止PAS,但不一定要mRNA的切割(MolCell.2015Aug6;59(3):437-48.)。
一种不用mRNA切割的RNAPII终止模型。MolCell.2015Aug6;59(3):437-48.
以上RNAPII终止方法称为polyA依赖的终止是主要的终止系统。此外,还发现了另一种终止系统,称为终止系统NNS(Nrd1-Nab3-Sen1)依赖的终止。Sen起到类似原核Rho因子的功效。
NNS依赖终止。WileyInterdiscipRevRNA.2019Jul-Aug;10(4):e1529.
这种系统主要用于非编号RNA转录的初始终止可以抑制非编号RNA的过多转录(pervasivetranscription),防止其危害编号基因的表达。