8.9
РНК-полимераза (РНКП) консервативна у всех животных, при этом бактериальные, архейные и эукариотические РНКП имеют значительное сходство последователь…
У эукариотов три различные РНК-полимеразы-РНК-полимераза I, II и III Они структурно сходны друг с другом и делят общие функции с прокариотическими РНК-полимеразами. Однако они транскрибируют Различные классы РНК. РНК-полимераза I транскрибирует Большинство генов рибосомальной РНК, в то время как РНК Полимераза III транскрибирует Гены тРНК некоторые snРНК, И других мелких генов РНК.
Большинство белков, Кодирующих гены РНК транскрибированы РНК-полимеразой II.Карбокси-концевой домен РНК-полимеразы II служит сайтом связывания для несколько факторов транскрипция которые регулируют его энзиматическую активность. Связывание этих факторов зависит от шаблона фосфорилирования этого домена. Для РНК-полимеразы II наиболее хорошо изученный промотер TATA-блок.
Он содержит уплотнённая последовательность ДНК последовательность ДНК, чаще всего ТАТААА, которая обычно расположена на 25 нуклеотидов вверх от сайта начала транскрипции. РНК-полимераза II направляется на сайт промотора набором белков, известных как общие транскрипционные факторы. В частности, транскрипционные Факторы II или TFII с вариантами A, B, D, E, F, И H.Начинается транскрипция со связывания TFIID с блоком TATA.
Связывающий блок TATA белок-или TBP, который является Компонентом TFIID-распознает Последовательность ДНК TATA блока. Далее, TBP ассоциируется с TFIIA и TFIIB, создавая платформу для РНК-полимеразы которая объединяется с TFIIF на сайте промотора. Наконец, TFIIE и TFIIH присоединяются к компонентам для формирования комплекса инициации.
Далее, TFIIH разматывает дюплекс ДНК вокруг стартового сайта и фосфорилирует C-терминальный домен РНК-полимеразы. Это фосфорилирование изменяет конформацию полимеразы, давая разрешение ему освободиться из комплекса инициации и начать транскрипция на стартовомом сайте. Как только РНК-полимераза II начала синтезирование транскрипта РНК, большинство общих факторов транскрипции высвобождается из ДНК.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are the three eukaryotic RNA polymerases and what do they transcribe?
Eukaryotes have three RNA polymerases with distinct roles. RNA Polymerase I transcribes most ribosomal RNA genes. RNA Polymerase III transcribes transfer RNA genes, some small nuclear RNA, and other small RNA genes. RNA Polymerase II transcribes the majority of protein-encoding genes. Though structurally similar to each other and to bacterial polymerases, each specializes in different RNA classes.
Q2: How does the carboxy-terminal domain of RNA Polymerase II regulate transcription?
The carboxy-terminal domain of RNA Polymerase II serves as a binding site for transcription factors that regulate its enzymatic activity. The binding of these factors depends on the phosphorylation pattern of this domain. This phosphorylation-dependent mechanism allows precise control of transcription initiation and elongation in eukaryotes.
Q3: What role do transcription factors play in eukaryotic RNA polymerase function?
All three eukaryotic RNA polymerases require specific transcription factors to function properly. These proteins remain attached to the RNA polymerase to guide the direction of RNA synthesis on the template DNA strand. The TATA-binding protein is common to all three polymerases, ensuring coordinated regulation of different gene classes.
Q4: How does poly(A) dependent termination work in eukaryotes?
Poly(A) dependent termination combines polyadenylation of the mRNA transcript with RNA Polymerase II termination. While the polymerase continues transcribing past the gene end, the transcript is cleaved at an internal site. The upstream part is released and receives a poly(A) tail, while a 5'-exonuclease digests the downstream product, helping the polymerase dissociate from the DNA template.
Q5: Why do eukaryotic RNA polymerases need to disassemble after transcription?
Once RNA strand elongation is complete, the RNA polymerase and associated transcription factors must disassemble and release the mRNA transcript. This release is essential for mRNA processing and export from the nucleus. Unlike bacterial polymerases that terminate at specific sequences, eukaryotic polymerases require coordinated cleavage and exonuclease activity to properly terminate and release the transcript.
Q6: How do eukaryotic and bacterial RNA polymerases compare structurally?
Eukaryotic RNA polymerases share significant structural and sequence similarities with bacterial RNA polymerase. RNA Polymerase II is most similar to bacterial RNAP in terms of structural organization and folding topologies of enzyme subunits. However, despite these structural similarities, their mechanisms of action differ substantially, particularly in transcription initiation, elongation, and termination processes.
Q7: What is the key difference between eukaryotic and bacterial transcription termination?
Bacterial genes contain specific DNA sequences that direct RNA polymerase to terminate at precise locations. In contrast, protein-encoding genes transcribed by eukaryotic RNA Polymerase II lack these specific termination sequences. Instead, eukaryotes rely on poly(A) dependent termination, which combines transcript cleavage with polyadenylation and exonuclease digestion to terminate transcription.