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8.10:

Trascrizione dei fattori di allungamento

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Molecular Biology
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Transcription Elongation Factors

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Una volta iniziata la trascrizione nella cellula, i fattori di trascrizione iniziali vengono rilasciati dal complesso di preiniziazione. L’RNA polimerasi deve quindi aggiungere nuovi nucleotidi all’estremità 3 primi del filamento di RNA in crescita, in una fase chiamata allungamento di trascrizione. L’allungamento negli eucarioti è impegnativo, poiché il DNA in una cellula non divisoria esiste come in una rete condensata chiamata cromatina.Nella cromatina, il DNA è strettamente avvolto intorno a proteine istoniche caricate ad intervalli ripetuti. Questi complessi di istoni di DNA sono chiamati nucleosomi. Quando la RNA polimerasi incontra i nucleosomi o altre proteine di legame del DNA o alcune sequenze specifiche del DNA, può arrestarsi.L’incapacità di spostarsi ulteriormente, può portare alla dissociazione della RNA polimerasi prima che il gene completo sia trascritto. Per evitare questo, la cellula assume proteine accessorie speciali che possono aiutare la RNA polimerasi ad eseguire un processo di allungamento ininterrotto sul gene. I fattori di allungamento eucariotico, si associano direttamente alla RNA polimerasi e la aiutano a muoversi agevolmente lungo il filamento del DNA template e a svolgere la sua attività catalitica.Inoltre, la cellula recluta anche altre proteine, come la cromatina ATP-dipendente complesso di rimodellamento, e istoni chaperones, che permettono ai macchinari trascrizione, di accedere al DNA genomico condensato, all’interno della cromatina. Questi complessi multisottounità interrompono l’interazione tra il nucleo dell’istone e il DNA, con conseguente ristrutturazione o riposizionamento dei nucleosomi. L’alterazione dell’architettura nucleosomica aiuta a creare regioni libere del nucleosoma del DNA che possono essere facilmente raggiunte dai macchinari della trascrizione.una volta sintetizzato il pre-mRNA, gli istoni devono essere reintegrati sullo stampo di DNA. Le proteine di rimodellamento della cromatina e i chaperones degli istoni, riavvolgono il DNA intorno alle proteine istoniche, completando il processo di riassemblaggio del nucleosoma.

8.10:

Trascrizione dei fattori di allungamento

Transcription elongation is a dynamic process that alters depending upon the sequence heterogeneity of the DNA being transcribed. Hence, it is not surprising that the elongation complex's composition also varies along the way while transcribing a gene.

The transcription elongation is regulated via pausing of RNA polymerase on several occasions during transcription. In bacteria, these halts are necessary because the transcription of DNA into mRNA is coupled to the translation of that mRNA into a protein. However, in eukaryotes, the transcription is coupled with mRNA processing. Hence, pausing of RNA polymerase around exon-intron junctions is necessary for increasing the efficiency of mRNA splicing.

These halts in RNA Polymerase activity may be reversible or irreversible. In case of a reversible pause, proteins such as TFIIF, elongins, ELL, ensure that the RNA Polymerase resumes elongation after a brief pause. However, if the halt in RNA Polymerase activity is irreversible, it becomes a transcriptional arrest. If transcription is arrested, then the enzyme cannot resume elongation on its own. In such a situation, the elongation factors such as TFIIS  and pTEFb enables RNA Polymerase II to read through the DNA template at transcriptional arrest sites.

In addition, ATP-dependent chromatin remodeling factors and histone chaperones are also involved in the regulation of transcription elongation. Together they can alter the positions of nucleosomes along the DNA, making it accessible or inaccessible to the transcription machinery.

Hence, RNA polymerase needs the help of several factors to cruise through chromatin and specific sequences that interfere with transcription.

Suggested Reading

  1. Sims, Robert J., Rimma Belotserkovskaya, and Danny Reinberg. "Elongation by RNA polymerase II: the short and long of it." Genes & development 18, no. 20 (2004): 2437-2468.
  2. Winston, Fred. "Control of eukaryotic transcription elongation." Genome biology 2, no. 2 (2001): reviews1006-1.