Википедия

Абортивная инициация

Абортивная инициация, также известная как абортивная транскрипция, ранний процесс генетической транскрипции, в котором РНК-полимераза связывается с промотором ДНК и входит в циклы синтеза коротких транскриптов мРНК, которые выделяются прежде, чем транскрипционный комплекс покинет промотор. Этот процесс происходит как у эукариот, так и у прокариот. Абортивная инициация, как правило, изучается в РНК-полимеразах Т3 и Т7 в бактериофагах и кишечной палочке.

Абортивный цикл РНК полимеразы T7

Обзор процесса править

Абортивная инициация происходит до клиренса промотора[1].

  1. РНК-полимераза связывается с промоторной ДНК, чтобы сформировать РНК-полимеразно-промоторный закрытый комплекс
  2. РНК-полимераза затем разматывает один виток ДНК, окружающий сайт инициации транскрипции, получая РНК-полимеразно-промоторный открытый комплекс
  3. РНК-полимераза входит в абортивный цикл синтеза и расцепляет короткие цепочки РНК (до 10 нуклеотидов в длину)
  4. РНК-полимераза обходит промотор и входит в этап элонгации транскрипции

Механизм править

Абортивная инициация — нормальный процесс транскрипции и происходит как in vitro, так и in vivo[2]. После каждого шага добавления нуклеотида в инициации транскрипции, РНК-полимеразы могут действовать стохастически, избегая промотора (продуктивная инициация) или могут освободить РНК и вернуться к РНК-полимеразно-промоторному открытому комплексу (абортивная инициация). Во время этой ранней стадии транскрипции, РНК-полимераза входит в фазу, в течение которой диссоциация комплекса транскрипции энергично конкурирует с процессом удлинения. Сильная связь между комплексом инициации и промотором не является причиной абортивного цикла[3].

Морщины ДНК править

На протяжении многих лет, механизм, с помощью которого РНК-полимераза движется вдоль цепи ДНК во время абортивной инициации оставался неуловимым. Было замечено, что РНК-полимераза не избегает промотора при инициации транскрипции, так что было неизвестно, как фермент мог читать цепь ДНК для расшифровки, не перемещаясь вниз. В течение последнего десятилетия, исследования показали, что абортивная инициация предполагает морщинистость ДНК (англ. DNA scrunching), при котором РНК-полимераза остаётся неподвижной, а она раскручивает и тянет вниз ДНК в комплексе транскрипции, проходя через нуклеотиды полимераз активного сайта, тем самым расшифровывая ДНК без движения. Это приводит в размотанной ДНК к накапливанию фермента, отсюда и название «морщины ДНК». В абортивной инициации РНК-полимераза сматывает и выталкивает вниз часть развёрнутого ДНК, освобождает РНК и возвращается к РНК-полимеразно-промоторному открытому комплексу; в противоположность этому, при продуктивной инициации, РНК-полимераза сматывает и выбрасывает вверх часть развёрнутого ДНК, нарушая РНК-полимеразно-промоторные взаимодействия, избегая промотора и формируя комплекс транскрипционной элонгации[1][4].

Статья 2006 года, что свидетельствует о причастности ДНК морщин к начальной транскрипции, предлагает идею, что стресс, понесённый в течение морщинизации ДНК, обеспечивает движущую силу как для абортивной инициации, так и продуктивной инициации[4]. Сопроводительный документ, опубликованный в том же году, подтвердил, что обнаружение морщин ДНК происходит в 80 % циклов транскрипции, а на самом деле, по оценкам, 100 %, учитывая ограничения способности обнаруживать быструю морщинистость (20 % морщин имеют длительность менее 1 секунды)[1].

Функция править

Не существует общепринятой функции для получения усечённых транскриптов РНК. Тем не менее, исследования в 1981 году нашли доказательства того, что существует связь между количеством произведённых абортивных транскриптов и временем, в течение которого успешно производятся цепочки РНК. Когда РНК-полимераза проходит абортивную транскрипцию в присутствии АТФ, ГТФ, то образуется комплекс, который имеет гораздо более низкую способность к абортивной утилизации и гораздо более высокую скорость синтеза полной длины РНК-транскриптов[5]. Исследование в 2010 году нашло доказательства, подтверждающие, что эти усечённые транскрипты ингибируют прекращение синтеза РНК на РНК шпилько-зависимом внутреннем терминаторе[6].

См. также править

Примечания править

  1. ↑ 1 2 3 Revyakin A., Liu C., Richard H. Ebright. Abortive initiation and productive initiation by RNA polymerase involve DNA scrunching. (англ.) // Science : journal. — 2006. — Vol. 314, no. 5802. — P. 1139—1143. — doi:10.1126/science.1131398. — PMID 17110577. — PMC 2754787.
  2. ↑ Goldman S., Richard H. Ebright. Direct detection of abortive RNA transcripts in vivo (англ.) // Science : journal. — 2009. — Vol. 324, no. 5929. — P. 927—928. — doi:10.1126/science.1169237. — PMID 19443781. — PMC 2718712.
  3. ↑ Martin C. T., Muller D. K., Coleman J. E. Processivity in early stages of transcription by T7 RNA polymerase. (англ.) // Biochemistry : journal. — 1988. — Vol. 27, no. 11. — P. 3966—3974. — doi:10.1021/bi00411a012. — PMID 3415967.
  4. ↑ 1 2 Kapanidis A. N., Margeat E., Ho S. O., Kortkhonjia E., Weiss S., Ebright R. H. Initial transcription by RNA polymerase proceeds through a DNA-scrunching mechanism. (англ.) // Science : journal. — 2006. — Vol. 314, no. 5802. — P. 1144—1147. — doi:10.1126/science.1131399. — PMID 17110578. — PMC 2754788.
  5. ↑ Munson L. M., Reznikoff W. S. Abortive initiation and long ribonucleic acid synthesis. (англ.) // Biochemistry : journal. — 1981. — Vol. 20, no. 8. — P. 2081—2085. — doi:10.1021/bi00511a003. — PMID 6165380.
  6. ↑ Lee S., Nguyen H. M., Kang C. Tiny abortive initiation transcripts exert antitermination activity on an RNA hairpin-dependent intrinsic terminator. (англ.) // Nucleic Acids Res  (англ.) (рус. : journal. — 2010. — Vol. 38, no. 18. — P. 6045—6053. — doi:10.1093/nar/gkq450. — PMID 20507918. — PMC 2952870.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Абортивная_инициация&oldid=116098338