Войти
РНК-полимераза 1 (также известная как Pol I ), у высших эукариот полимераза, которая только транскрибирует рибосомную РНК (но не 5S рРНК, которая является синтезируется РНК-полимеразой III ), типом РНК, на долю которого приходится более 50% всей РНК, синтезируемой в клетке.
Pol I представляет собой фермент 590 кДа, который состоит из 14 белковых субъединиц (полипептидов ) и его кристаллической структуры в дрожжах Saccharomyces cerevisiae было решено с разрешением 2,8Å в 2013 г. Двенадцать его субъединиц имеют идентичные или родственные аналоги в РНК-полимеразе II (Pol II) и РНК-полимере. rase III (Pol III). Две другие субъединицы связаны с факторами инициации Pol II и имеют структурные гомологи в Pol III.
Рибосомная ДНК транскрипция ограничена ядрышком, где присутствует около 400 копий гена рДНК размером 42,9 т.п.н., расположенных в виде тандемных повторов в ядрышке. регионы-организаторы. Каждая копия содержит последовательность размером ~ 13,3 т.п.н., кодирующую молекулы РНК 18S, 5.8S и 28S, переплетенные с двумя внутренними транскрибируемыми спейсерами, ITS1 и ITS2, и фланкированы перед ним 5'-внешним транскрибируемым спейсером и 3'-нижним транскрибированным внешним спейсером. Эти компоненты транскрибируются вместе с образованием пре-рРНК 45S. Затем пре-рРНК 45S посттранскрипционно расщепляется C / D-боксом и H / ACA-боксом snoRNAs, удаляя два спейсера и получая три рРНК с помощью сложной серии этапов. 5S рибосомная РНК транскрибируется Pol III. Благодаря простоте транскрипции Pol I, это самая быстродействующая полимераза, на которую приходится до 60% клеточных уровней транскрипции в экспоненциально растущих клетках.
В Saccharomyces cerevisiae 5S рДНК обладает необычным свойством лежать внутри повтора рДНК. Он фланкирован нетранскрибируемыми спейсерами NTS1 и NTS2 и транскрибируется в обратном направлении с помощью Pol III отдельно от остальной рДНК.
Скорость роста клеток определяется напрямую зависит от скорости синтеза белка, который сам неразрывно связан с синтезом рибосом и транскрипцией рРНК. Таким образом, внутриклеточные сигналы должны координировать синтез рРНК с синтезом других компонентов трансляции белков. Myc, как известно, связывается с рибосомной ДНК человека, чтобы стимулировать транскрипцию рРНК с помощью РНК-полимеразы I. Были идентифицированы два конкретных механизма, обеспечивающих надлежащий контроль синтеза рРНК и транскрипции, опосредованной Pol I.
Учитывая большое количество генов рДНК (несколько сотен), доступных для транскрипции, первый механизм включает корректировку количества генов, транскрибируемых в определенное время. В клетках млекопитающих количество активных генов рДНК варьируется в зависимости от типа клеток и уровня дифференцировки. В общем, по мере того, как клетка становится более дифференцированной, она требует меньшего роста и, следовательно, будет иметь снижение синтеза рРНК и уменьшение транскрибируемых генов рДНК. Когда синтез рРНК стимулируется, SL1 (фактор селективности 1) будет связываться с промоторами генов рДНК, которые ранее были молчащими, и рекрутировать прединициативный комплекс, с которым Pol I будет связываться и запускать транскрипцию рРНК.
Изменения транскрипции рРНК также могут происходить за счет изменения скорости транскрипции. Хотя точный механизм, с помощью которого Pol I увеличивает скорость транскрипции, пока неизвестен, данные показали, что синтез рРНК может увеличиваться или уменьшаться без изменения количества активно транскрибируемой рДНК.
В процессе транскрипции (любой полимеразой) есть три основных этапа:
Pol I не требует блока TATA в промоторе, вместо этого полагаясь на вышестоящий контрольный элемент (UCE), расположенный между -200 и -107, и ключевой элемент, расположенный между -45 и +20.
Обратите внимание, что этот процесс варьируется у разных организмов.
По мере того, как Pol I ускользает и очищается от промотора, UBF и SL1 остаются связанными с промотором, готовыми к рекрутированию другого Pol I. Действительно, каждый активный ген рДНК может транскрибироваться несколько раз одновременно, в отличие от Pol II-транскрибируемые гены, которые одновременно связываются только с одним комплексом. Хотя удлинение протекает беспрепятственно in vitro, на данный момент неясно, происходит ли этот процесс в клетке, учитывая присутствие нуклеосом. Pol I, кажется, транскрибирует через нуклеосомы, либо обходя их, либо разрушая, возможно, с помощью активности ремоделирования хроматина. Кроме того, UBF может также действовать как положительная обратная связь, увеличивая элонгацию Pol I за счет антирепрессорной функции. Дополнительный фактор, TIF-IC, также может стимулировать общую скорость транскрипции и подавлять паузу Pol I. По мере того, как Pol I продвигается вдоль рДНК, суперспирали формируются как впереди, так и позади комплекса. Они разматываются топоизомеразой I или II через равные промежутки времени, аналогично тому, что наблюдается при транскрипции, опосредованной Pol II.
Элонгация, вероятно, будет прервана на участках повреждения ДНК. Связанная с транскрипцией репарация происходит аналогично генам, транскрибируемым Pol II, и требует присутствия нескольких белков репарации ДНК, таких как TFIIH, CSB и XPG.
У высших эукариот TTF-I связывает и изгибает сайт терминации на 3'-конце транскрибируемой области. Это заставит Pol I остановиться. TTF-I с помощью фактора высвобождения транскрипта PTRF и T-богатой области будет индуцировать Pol I в прекращении транскрипции и диссоциации от ДНК и нового транскрипта. Данные свидетельствуют о том, что терминация может быть ограничивающей скорость в случаях высокой продукции рРНК. Затем TTF-I и PTRF будут косвенно стимулировать повторную инициацию транскрипции Pol I в том же гене рДНК. У организмов, таких как почкующиеся дрожжи, этот процесс кажется намного более сложным и до сих пор не выяснен полностью.
Горячие точки рекомбинации - это последовательности ДНК, которые увеличивают локальные рекомбинация. Последовательность HOT1 в дрожжах является одной из наиболее хорошо изученных горячих точек митотической рекомбинации. Последовательность HOT1 включает промотор транскрипции РНК-полимеразы I. В мутантном штамме дрожжей, дефектном по РНК-полимеразе I, активность HOT1 по стимулированию рекомбинации отсутствует. Уровень транскрипционной активности РНК-полимеразы I, который зависит от промотора в последовательности HOT1, по-видимому, определяет уровень ближайшей митотической рекомбинации.
