Chapter 8: Transcription: DNA to RNA

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8.8:

RNA polimerasi eucariotica

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Gli eucarioti hanno tre differenti RNA polimerasi-RNA polimerasi I, II e III. Sono strutturalmente simili tra loro e condividono caratteristiche comuni con le RNA polimerasi procariotiche;tuttavia, essi trascrivono classi diverse di RNA. L’RNA polimerasi I trascrive la maggior parte dei geni RNA ribosomali, mentre RNA polimerasi III trascrive i geni 33.460:00:27.310 00:00:00 tRNA, alcuni snRNA e altri geni piccoli RNA.La maggior parte delle proteine che codificano i geni dell’RNA sono trascritte da RNA polimerasi II.Il dominio carbossiterminale dell’RNA polimerasi II funge da sito di legame per diversi fattori di trascrizione che regolano la sua attività enzimatica. Il legame di questi fattori dipende dal modello di fosforilazione di questo dominio. Il promotore più studiato, per l’RNA polimerasi II, è chiamato TATA box.Ha una sequenza di DNA conservata, più comunemente TATAAA, che è solitamente localizzato 25 nucleotidi a monte dal sito di inizio della trascrizione. L’RNA polimerasi II è guidata al sito promotore da un insieme di proteine note come i fattori di trascrizione generale. In particolare, il fattore di trascrizione II o TFII con varianti A, B, D, e, F, E H.La trascrizione inizia con il legame di TFIID a TATA box.La TATA box binding Protein-o TBP, che è un componente di TFIID-riconosce la sequenza di DNA della TATA box. Successivamente, TBP si associa a TFIIA e TFIIB, costruendo una piattaforma per RNA polimerasi da assemblare con TFIIF nel sito promotore. Infine, TFIIE e TFIIH uniscono queste componenti per formare il complesso di iniziazione;TFIIH, in seguito, svolge il DNA duplex intorno al sito di partenza e fosforila il dominio C-terminale della RNA polimerasi.Questa fosforilazione cambia la conferma della polimerasi, consentendogli di liberarsi dal complesso di iniziazione e di iniziare la trascrizione nel sito di partenza. Una volta che la RNA polimerasi II ha iniziato a sintetizzare l’RNA trascritto, la maggior parte dei fattori generali di trascrizione sono rilasciati dal DNA.

8.8:

RNA polimerasi eucariotica

RNA Polymerase (RNAP) is conserved in all animals, with bacterial, archaeal and eukaryotic RNAPs sharing significant sequence, structural, and functional similarities. Among the three eukaryotic RNAPs, RNA Polymerase II is most similar to bacterial RNAP in terms of both structural organization and folding topologies of the enzyme subunits. However, these similarities are not reflected in their mechanism of action.

All three eukaryotic RNAPs require specific transcription factors, of which the TATA-binding protein is common to all. These proteins remain attached to the RNAP to guide the direction of RNA synthesis on the template DNA strand.

Once the RNAP has begun elongation, the transcription factors are released from the DNA, so that they can initiate another round of transcription with a new RNA polymerase molecule. The RNAP now binds strongly to the DNA template and continues to synthesize the RNA transcript for lengthy sequences long distances, without dissociating from DNA.

Unlike the termination signals encoded by bacterial genes, the protein-encoding genes transcribed by RNA Polymerase II lack specific sequences that direct the enzyme to terminate at precise locations. The most common termination pathway, known as the Poly(A) dependent termination, combines polyadenylation of the mRNA transcript with RNAP termination. Here, while the RNA Polymerase II continues to transcribe RNA, sometimes upto thousands of basepairs past the end of the gene sequence, the transcript is cleaved at an internal site. Thus the upstream part of the transcript is released and a polyadenine tail can be added to the 3’ end of the cleaved transcript. The downstream cleavage product is digested by a 5′-exonuclease while it is still being transcribed by the RNA Polymerase II. When the 5′-exonulease digests all of the remainder transcript, it helps the RNAP to dissociate from its DNA template strand, thus completing the transcription.

Suggested Reading

Minakhin, Leonid, Sechal Bhagat, Adrian Brunning, Elizabeth A. Campbell, Seth A. Darst, Richard H. Ebright, and Konstantin Severinov. "Bacterial RNA polymerase subunit ω and eukaryotic RNA polymerase subunit RPB6 are sequence, structural, and functional homologs and promote RNA polymerase assembly." Proceedings of the National Academy of Sciences 98, no. 3 (2001): 892-897.
Cooper GM. "The Cell: A Molecular Approach." 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; (2000). Eukaryotic RNA Polymerases and General Transcription Factors.
Kuehner, Jason N., Erika L. Pearson, and Claire Moore. "Unravelling the means to an end: RNA polymerase II transcription termination." Nature reviews Molecular cell biology 12, no. 5 (2011): 283-294.