Elongação e terminação em eucariotas
Elongação sintetiza o pré-ARNm numa direcção de 5′ a 3′, e a terminação ocorre em resposta a sequências de terminação e sinais.
Objetivos
Descrever o que está acontecendo durante a transcrição de alongamento e terminação
Pedidas
Pontos-Chave
- RNA polimerase II (RNAPII) transcreve a maior parte dos genes eucarióticos.
- Durante o alongamento, a máquina de transcrição precisa mover histonas para fora do caminho cada vez que encontra um nucleossomo.
- transcrição elongação ocorre em uma bolha de DNA não consolidado, onde a RNA polimerase usa uma cadeia de DNA como um modelo para catalisar a síntese de uma nova cadeia de RNA na direção de 5′ a 3′.
- ARN polimerase I e ARN polimerase III terminam a transcrição em resposta a sequências de terminação específicas quer no ADN que está a ser transcrito (ARN polimerase i) quer no ARN recém-sintetizado (ARN polimerase III).
- RNA polimerase II termina a transcrição em locais aleatórios após o fim do gene que está sendo transcrito. O RNA recém-sintetizado é clivado em um local específico de sequência e liberado antes da transcrição terminar.
Termos-Chave
- nucleosome: qualquer das subunidades que se repetem em cromatina; uma bobina de DNA em torno de uma histona core
- histona: qualquer das diversas simples de proteínas solúveis em água que são ricos em aminoácidos básicos lisina e arginina, e são complexados com o DNA no nucleosomes de eucarióticas cromatina
- cromatina: um complexo de DNA, RNA e proteínas dentro do núcleo da célula da qual os cromossomos condensam-se durante a divisão celular
de Transcrição através de Nucleosomes
Após a formação da pré-iniciação complexo, a polimerase é liberada a partir de outros fatores de transcrição, e o alongamento é permitido proceder com a polimerase síntese do RNA, o 5′ para 3′ direção. A RNA polimerase II (RNAPII) transcreve a maior parte dos genes eucarióticos, pelo que esta secção irá concentrar-se principalmente na forma como esta polimerase específica consegue alongamento e terminação.embora o processo enzimático de alongamento seja essencialmente o mesmo em eucariotas e procariotas, o modelo de ADN eucariótico é mais complexo. Quando as células eucarióticas não estão se dividindo, seus genes existem como uma massa difusa, mas ainda extensivamente empacotada e compactada de DNA e proteínas chamadas cromatina. O DNA é bem embalado em torno de proteínas histonas carregadas em intervalos repetidos. Estes complexos de DNA-histona, coletivamente chamados nucleossomas, são regularmente espaçados e incluem 146 nucleótidos de ferida de DNA duas vezes em torno das oito histonas em um nucleossomo como fio em torno de um espólio.
para que a síntese de polinucleótidos ocorra, a máquina de transcrição precisa mover histonas para fora do caminho cada vez que encontra um nucleossomo. Isto é realizado por um dímero proteico especial chamado fato, que significa “facilita a transcrição cromatina”. FACT partially disassembles the nucleosome immediately ahead (upstream) of a transcribing RNA Polymerase II by removing two of the eight histones (a single dímero of H2A and H2B histones is removed.) This presumably sufficiently loosens the DNA wrapped around that nucleosome so that RNA polimerase II can transcribe through it. FACT reembles the nucleosome behind the RNA Polymerase II by returning the missing histones to it. A RNA polimerase II continuará a alongar o RNA recém-sintetizado até que a transcrição termine.
o facto do dímero proteico permite ao ARN polimerase II transcrever através de ADN embalado: o ADN nos eucariotas é embalado em nucleossomas, que consistem num octómero de 4 diferentes proteínas histonas. Quando o ADN é enrolado duas vezes em torno de um nucleossomo, a ARN polimerase II não pode aceder-lhe para transcrição. FACT remove duas das histonas do nucleossoma imediatamente antes da RNA polimerase, soltando a embalagem para que a RNA polimerase II possa continuar a transcrição. FACT also reembles the nucleosome immediately Behind the RNA Polymerase by returning the missing histones.
Elongação
RNA polimerase II é um complexo de 12 subunidades proteicas. Subunidades específicas dentro da proteína permitem que a RNA polimerase II atue como sua própria helicase, grampo deslizante, proteína de ligação de DNA de cadeia única, bem como realizar outras funções. Consequentemente, a RNA polimerase II não precisa de tantas proteínas acessórias para catalisar a síntese de novas cadeias de RNA durante o alongamento da transcrição, como a ADN polimerase faz para catalisar a síntese de novas cadeias de ADN durante o alongamento da replicação.
no Entanto, a RNA Polimerase II não precisa de uma grande coleção de acessórios de proteínas para iniciar a transcrição no gene promotores, mas uma vez que o double-stranded DNA na transcrição começar a região tem sido desfeita, a RNA Polimerase II foi posicionado no +1 iniciação de nucleotídeos, e começou a catalisar novas RNA vertente síntese, a RNA Polimerase II limpa ou “escapa” a região promotora e deixa a maioria da transcrição de início de proteínas para trás.
Todas as polimerases de ARN viajam ao longo da cadeia de ADN-modelo na direcção 3′ a 5′ e catalisam a síntese de novas cadeias de ARN na direcção 5′ a 3′, adicionando novos nucleótidos à extremidade 3′ da cadeia de ARN em crescimento.as polimerases de ARN-P-RNA soltam o ADN de cadeia dupla à sua frente e permitem que o ADN por detrás deles rebobine. Como resultado, a síntese da cadeia de ARN ocorre em uma bolha de transcrição de cerca de 25 basebairs de DNA. Apenas cerca de 8 nucleotídeos de RNA recém-sintetizado permanecem acoplados ao DNA modelo. O resto das moléculas de RNA cai do modelo para permitir que o DNA por trás dele retroceda.
RNA polimerases use the DNA strand below them as a template to direct which nucleotide to add to the 3′ end of the growing RNA strand at each point in the sequence. A RNA polimerase viaja ao longo do modelo DNA um nucleótido no momento. Qualquer nucleótido RNA que seja capaz de basepair para o nucleótido modelo abaixo da RNA polimerase é o próximo nucleótido a ser adicionado. Uma vez que a adição de um novo nucleótido ao fim de 3′ da cadeia de crescimento foi catalisada, a RNA polimerase se move para o próximo nucleótido de DNA no modelo abaixo dela. Este processo continua até que ocorra a terminação da transcrição.
terminação
a terminação da transcrição é diferente para as três diferentes polimerases eucarióticas do ARN.os genes rRNA ribossómicos transcritos pela ARN polimerase I contêm uma sequência específica de basepairs (11 bp de comprimento em humanos).; Esta proteína liga o ADN na sua sequência de reconhecimento e bloqueia a transcrição adicional, fazendo com que a ARN polimerase i se desengate da cadeia de ADN template e liberte o seu ARN recém-sintetizado.
os genes de codificação proteica, ARN estrutural e RNA regulatório transcritos pelo Rna Polimerse II não possuem quaisquer sinais ou sequências específicos que direcionem a RNA polimerase II para terminar em locais específicos. RNA polimerase II pode continuar a transcrever RNA em qualquer lugar a partir de alguns bp a milhares de bp após o fim real do gene. No entanto,a transcrição é clivada em um local interno antes da transcrição da RNA polimerase II. Isto libera a porção upstream da transcrição, que servirá como o RNA inicial antes do processamento posterior (o pré-mRNA no caso de genes de codificação de proteínas. Este local de clivagem é considerado o ” fim ” do gene. O restante da transcrição é digerida por uma 5′-exonuclease (chamado Xrn2 em seres humanos) enquanto ele ainda está sendo transcritos pela RNA Polimerase II. Quando o 5′-exonulease “pega-se” a RNA Polimerase II pela digestão de tirar todos os galhos de RNA, ele ajuda a soltar a polimerase do DNA fita molde, finalmente encerrando a rodada de transcrição.
no caso de genes codificadores de proteínas, o local de clivagem que determina o “fim” do pré-ARN emergente ocorre entre uma sequência aauaaa a montante e uma sequência rica em GU a jusante separada por cerca de 40-60 nucleótidos no ARN emergente. Uma vez que ambas as sequências foram transcritas, uma proteína chamada CPSF em humanos liga a sequência AAUAAA e uma proteína chamada CstF em humanos liga a sequência rica em GU. Estas duas proteínas formam a base de um complexo proteico complicado que se forma nesta região antes do CPSF dividir o pré-mRNA nascente em um local de 10-30 nucleótidos a jusante do local de AAUAAA. A enzima poli (a) polimerase que catalisa a adição de uma cauda de 3′ Poli-A no pré-ARNm é parte do complexo que se forma com CPSF e CstF.
terminação da transcrição por ARN polimerase II num gene de codificação de proteínas.: RNA polimerase II não tem sinais específicos que terminam sua transcrição. No caso de genes codificadores de proteínas, um complexo proteico liga-se a dois locais no pré-ARNm em crescimento, uma vez que a ARN polimerase transcreveu para além do fim do gene. CPSF no complexo irá ligar uma sequência AAUAAA, e CstF no complexo irá ligar uma sequência rica em GU (figura superior). CPSF no complexo irá dividir o pré-mRNA em um local entre as duas sequências ligadas, liberando o pré-mRNA (figura do meio). Poli (a) polimerase é uma parte do mesmo complexo e vai começar a adicionar uma cauda Poli-A ao pré-ARNm. Ao mesmo tempo, a proteína Xrn2, que é uma exonuclease, ataca o limite de 5′ da cadeia de ARN ainda associada à ARN polimerase. Xrn2 vai começar a digerir a porção não liberada do RNA recém-sintetizado até que Xrn2 atinja a RNA polimerase, onde ela ajuda a deslocar a RNA polimerase a partir da cadeia de DNA modelo. Isto termina a transcrição em algum local aleatório a jusante do verdadeiro fim do gene (figura inferior).
The tRNA, 5S rRNA, and structural RNAs genes transcribed by RNA polimerase III have a not-entirely-understanded termination signal. As RNAs transcritas pela RNA polimerase III têm um pequeno trecho de quatro a sete U’s no seu fim de 3′. Isto de alguma forma despoleta a RNA polimerase III para libertar o ARN nascente e desengatar da cadeia de ADN-modelo.