Hamowanie transkrypcji u prokariotów

Tłumienie transkrypcji to wczesne zakończenie transkrypcji w celu zapobieżenia dalszej ekspresji genów. Jest to jedna z kilku strategii stosowanych przez bakterie do regulowania syntezy biomolekuł zgodnie z ich potrzebami metabolicznymi.

Tłumienie transkrypcji zostało po raz pierwszy zidentyfikowane u E. coli w operonie trp. Operon zawiera promotor i operatora, a także pięć genów, od A do E, które kodują enzymy niezbędne do syntezy tryptofanu.

Przed pierwszym genem trp E, operon trp ma sekwencję lidera, która koduje mRNA z czterema odrębnymi segmentami, ponumerowanymi od 1 do 4.

Antyterminator transkrypcji powstaje, gdy segment 3 składa się w strukturę spinki do włosów z segmentem 2. Alternatywnie, terminator transkrypcji występuje, gdy segment 3 tworzy strukturę spinki do włosów z segmentem 4, umożliwiając segmentowi 2 utworzenie spinki do włosów z segmentem 1.

U bakterii transkrypcja i translacja mogą zachodzić jednocześnie. Gdy tylko koniec 5' informacyjnego RNA zostanie zsyntetyzowany przez polimerazę RNA, rybosom może się związać i rozpocząć syntezę białek.

Segment 1 operonu trp zawiera dwa kodony tryptofanu. Kiedy rybosom napotka te kodony i obecne są wysokie poziomy tryptofanu, tryptofanyl-tRNA, który jest tRNA załadowanym tryptofanem, szybko zwiąże się z kodonami, umożliwiając rybosom dalszy ruch do przodu.

Gdy rybosom osiągnie segment 2, ten segment nie będzie dostępny do związania się z segmentem 3. Segment 3 utworzy następnie spinkę do włosów terminatora z segmentem 4.

Ten terminator powoduje, że polimeraza RNA odłącza się od matrycy DNA i przestaje syntetyzować rosnące mRNA. Gwarantuje to, że geny potrzebne do syntezy tryptofanu nie są transkrybowane, gdy tryptofan jest łatwo dostępny.

Jeśli jednak poziom tryptofanu jest niski, nie będzie wystarczającej ilości tRNA tryptofanylu, aby związać się z kodonami w segmencie 1. Spowoduje to zatrzymanie rybosomu w tych kodonach.

Teraz segment 2 utworzy spinkę do włosów anty-terminatora z segmentem 3, a spinka do włosów terminatora nie może utworzyć się między segmentami 3 i 4.

Brak terminatora pozwala polimerazie RNA kontynuować transkrypcję operonu trp.