Transkripcijos specialistas išspręstas | gamta

Transkripcijos specialistas išspręstas | gamta

Anonim

Dalykai

  • Molekulinė biologija
  • Struktūrinė biologija

Trys fermento RNR polimerazės III struktūros, atsakingos už gausių trumpųjų RNR sintezę, atskleidžia specializacijas, kurios daro jį tinkamu transkripcijos terminatoriumi ir pakartotiniu iniciatoriumi. Žr. P.231 straipsnį

RNR polimerazės fermentai neturi mažo darbo. Jos yra kiekvienoje ląstelėje, jos yra būtinos norint perrašant DNR į RNR. Bakterijos ir archaea naudoja vieną RNR polimerazę (Pol), tuo tarpu visi kiti organizmai (vadinami eukariotai) turi tris specializuotus polius 1 - Pol I ir Pol II, kurie sintezuoja įvairius ilgosios RNR tipus, ir Pol III, kuris sudaro trumpas RNR. Šiame numeryje Hoffmann ir kt . 2 (231 psl.) Pateikiamos trys „Pol III“ struktūros, kurių visos yra beveik atominės skyros. Šios struktūros leidžia autoriams palyginti su esamomis Pol I ir Pol II struktūromis ir pasiūlyti, kaip Pol III nutraukia ir pakartotinai inicijuoja transkripciją. Be to, jų darbas užbaigia penkių Pol struktūrų rinkinį.

„Pol III“ gamina didžiulį kiekį trumpų struktūrinių RNR, kurie bendrai lenkia visas kitas ląstelėje esančias RNR, todėl fermentas turi inicijuoti ir nutraukti transkripciją dažniau nei I arba II poliai (3 nuoroda). Pol III yra pritaikytas šiam vaidmeniui - jis yra didžiausias iš trijų eukariotų Pol fermentų, turintis 17 subvienetų, iš kurių kai kurie yra Pol III specifiniai transkripcijos veiksnių giminaičiai, kurie inicijavimo metu laikinai susiejami su Pol II. Stabilus šių subvienetų ryšys su Pol III leidžia efektyviai pradėti transkripciją ir fermentų perdirbimą 4 . Pol III specifiniai subvienetai yra suskirstyti į du subkompleksus: C82 – C34 – C31 heterotrimerį ir C53 – C37 heterodimerį, iš kurių pastarasis taip pat dalyvauja transkripcijos nutraukime 5 . Tačiau liko neaišku, kaip tiksliai išdėstyti šie padaliniai, kad jie prisidėtų prie specializuotų „Pol III“ funkcijų.

Transkripcijos metu besiformuojančios RNR grandinės pailginimo metu Pol III veikia uždara gnybto formacija, kurioje fermento plyšys tvirtai sugriebia DNR, laukiančią transkripcijos. Hoffmann ir kt . panaudota krioelektroninė mikroskopija, norint nustatyti alaus fermento Saccharomyces cerevisiae mielių SacoCharomyces cerevisiae apoenzimo Pol III (fermento atėmus DNR ir RNR) struktūras tiek uždaruose, tiek atviruose gnybtuose, gaunant atitinkamai 4, 6 ir 4, 7 ångströms. Jie taip pat išsprendė fermento, komplekso su RNR ir DNR, struktūrą aktyvaus pailgėjimo metu, iki 3, 9 Å.

Hoffmanno ir kolegų struktūros atskleidžia, kad „Pol III“ plyšys sugriebia DNR griežčiau nei kituose „Pols“, iš dalies todėl, kad pakabos galvos domenas C160 subvienete yra didesnis nei kitų fermentų. C82 – C34 – C31 heterotrimeris pakimba ant šios gnybto galvos per C82 – C160 sąveiką, o C82 plėtiniai pleišoja DNR plyšyje maždaug 15 ir 7 bazių porų atstumu nuo aktyvaus centro, kur vyksta transkripcija. Keletas skyrių, esančių kitoje heterotrimerio pusėje, yra arti stiebelio struktūros, kuri yra įprasta Pols mieste ir yra susijusi su iniciacija Pol III. Stiebas skirtingai orientuojasi dviejuose apoenzimuose, galbūt atspindėdamas skirtingas transkripcijos stadijas.

Konstrukcijos pateikia keletą užuominų apie tai, kaip Pol III yra pritaikytas nutraukimui ir iniciacijai. Genai, perrašyti Pol III, baigiasi trumpa timino (T) bazių eilute, vadinama terminatoriaus seka 6 ; jos transkripcija sukuria nestabilų RNR ir DNR hibridą, dėl kurio Pol III atsiskiria nuo 6 DNR. Šį procesą palengvina terminatoriaus T sekos komplementuojančioje neperskaitytoje DNR grandinėje. Yra žinoma, kad nutraukimas ir vėlesnė pakartotinė pakartojimas 5 apima C53 – C37 heterodimerio ir kito subvieneto, reikalingo efektyviam nutraukimo ir pakartotinio pakartojimo ciklams, C11, veiklą.

Autoriai mano, kad C53 – C37 yra prijungtas prie C11 ir pritvirtintas prie skilties ir žandikaulio sričių (pavadintų jų forma), esančiomis per plyšį nuo spaustuko galvutės. C37 jungiasi su plyšyje esančia DNR per spiralinį pratęsimą, po to eina į aktyvųjį centrą ir užmezga ryšį su neperrašytomis sekomis iš papildomos DNR. Ši struktūra siūlo modelį, kuriame C37 perduoda terminatoriaus signalą į plyšį per mechanizmą, kuriame yra C11 (nuorodos 7, 8), kad būtų galima atidaryti spaustuką. Tokia struktūra gali užtikrinti, kad pasroviui esanti DNR būtų paleista sinchroniškai su pabaiga (1 pav.).

Image

Hoffmann ir kt . 2 išsiskyrė trys fermento RNR polimerazės (Pol) III struktūros, perrašančios trumpąsias RNR. „Pol III“ turi specializuotus subvienetus - C82 – C34 – C31 heterotrimerį ir C53 – C37 heterodimerį - kurie leidžia nutraukti ir pakartotinai inicijuoti transkripciją. Autoriai mano, kad heterotrimeris įpakuojamas į fermento pakaušio galvos sritį ir praplečia sraigtas, kurios padeda sulaikyti DNR, laukiančią transkripcijos, griežtai laikant struktūros plyšyje. Heterodimeras jungiasi su skilties ir žandikaulio sritimis apatinėje plyšio pusėje. Priešingai, aktyviame centre (kur vyksta transkripcija) esančios DNR laikomos laisvai. Baigimo metu neperrašyta DNR grandinė, kurioje yra terminatoriaus signalo sekos, užmezga ryšį su C37. C37 gali perduoti nutraukimo signalus į apatinę plyšio pusę, išlaisvindamas pasroviui esančią DNR. Autoriai siūlo, kad laisvas rankena aktyviajame centre leistų DNR lengvai atskirti nuo fermento. Paprastumo dėlei ne visi Pol III subvienetai parodyti.

Visas dydis

C11 subvienetą sudaro du galiniai domenai, kurie yra susiję su baltymais, vadinamais Rpb9 ir TFIIS (nuoroda 9), kurie sąveikauja su Pol II. Su TFIIS susijęs C11 karboksi-galinis domenas tarpininkauja RNR galo skilimui aktyviajame centre, kai fermentas pristabdo (būtina sąlyga nutraukti). Hoffmann ir kt . pranešti, kad apoenzime šis regionas yra laikomas arti įėjimo vartų į aktyvųjį centrą, vadinamą piltuvo pora. Jis susietas su C11 aminoterminalaus domeno jungtimi, įtvirtinta daugybe kontaktų su C37, skiltimi ir žandikauliu, suderinus su ankstesniu tyrimu 10 . Ši sąranka suteikia tvirtą inkarą, iš kurio C-galinis domenas gali pasislinkti ant jungiklio, pasiekdamas aktyvųjį centrą pertraukos, nutraukimo ir, galbūt, pakartotinės iniciacijos metu. Iš tiesų, autoriai negalėjo nubrėžti C-terminalo srities sudėtingoje struktūroje, greičiausiai dėl jos dinamiškos sąveikos su aktyviu centru.

Ypatingas susidomėjimas yra aktyvaus centro architektūra. Hoffmannas ir kolegos nustatė, kad šis centras RNR-DNR hibridą sugriebia tik laisvai, ir jie mano, kad neįprastai tankus pasroviui esantis plyšys tai kompensuoja pailgėjimo metu. Kadangi vidutiniškai silpno hibrido „lydymas“ į vientisąsias gijas yra pagrindinis 11 termino veiksnys, šis laisvas sukibimas tikriausiai leidžia Pol III lengvai atpalaiduoti RNR iš aktyvaus centro lape.

Šios struktūros užbaigia Pols triadą, kuri išsivystė iš bakterinio fermento, ir pateikia paaiškinimus dėl specializuotų savybių, leidžiančių pasiskirstyti darbus tarp eukariotinių Pols. Trys „Pol III“ struktūros suteikia mums daug daugiau informacijos nei galima. Tačiau kiekviena iš jų reiškia tik vieną dinaminio proceso būseną. Dar reikia išmokti - pavyzdžiui, dar reikia išspręsti dideles heterotrimerio C34 ir C31 subvienetų dalis. Didžioji dalis heterodimerio C53 subvienetų taip pat lieka neišspręsta, kaip ir sąveika tarp papildomos DNR grandinės ir C37, skilties ir žandikaulio. Geresnis šių subvienetų supratimas turėtų suteikti daugiau informacijos apie nutraukimo mechanizmą. Be to, jie gali parodyti, kaip inicijuoti „Pol III“.

Hoffmanno ir kolegų struktūros sutinka su daugeliu esamų fizinių, biocheminių ir genetinių duomenų 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13 . Jie taip pat yra puikus substratas mutaciniams ir mechanistiniams tyrimams, kurie galėtų parodyti, kaip gali būti užpultos vėžys, nuo kurio priklauso augimas nuo Pol III 14 .

Pastabos

  1. 1.

    Peržiūrėkite visas naujienas ir vaizdus

Susijusios nuorodos

Susijusios gamtos tyrimų nuorodos

  • Struktūrinė biologija: naujos transkripcijos pradžia
  • Struktūrinė biologija: svarbiausi transkripcijos aparato radiniai

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.