В клетках эукариот РНК-полимераза III транскрибирует ДНК для синтеза рибосомной 5S рРНК, тРНК, 7SL РНК[1] и других малых РНК.

Гены, транскрибируемые РНК-полимеразой III, относятся к категории генов «домашнего хозяйства», экспрессия которых требуется во всех типах клеток и при большинстве условий окружающей среды. Следовательно, регуляция транскрипции РНК-полимеразы III в первую очередь связана с регуляцией роста клеток и клеточного цикла и требует меньшего количества регуляторных белков, чем в случае РНК-полимеразы II. Однако в стрессовых условиях белок Maf1 подавляет активность РНК-полимеразы III.[2] Рапамицин также может ингибировать РНК-полимеразу III через свою прямую мишень TOR.[3]

Транскрипция

править

Процесс транскрипции (любой полимеразой) включает три основных этапа:

  • Инициирование, требующее создания комплекса РНК-полимеразы на промоторе гена
  • Элонгация, синтез транскрипта РНК
  • Терминация, завершение транскрипции РНК и разборка комплекса РНК-полимеразы

Инициирование

править

Инициирование: построение полимеразного комплекса на промоторе. РНК-полимераза III необычна (по сравнению с РНК-полимеразой II) тем, что не требует контрольных последовательностей перед геном, вместо этого обычно полагаясь на внутренние контрольные последовательности, а именно последовательности в транскрибируемой части гена (хотя в некоторых случаях и вышестоящие последовательности, например, ген мяРНК U6 имеет восходящий ТАТА-бокс, что встречается в промоторах РНК-полимеразы II).

Существует три класса инициации РНК-полимеразы III, соответствующих инициации 5S рРНК, тРНК и U6 мяРНК. Во всех случаях процесс начинается со связывания факторов транскрипции с контрольными последовательностями и заканчивается привлечением TFIIIB (Фактора Транскрипции для полимеразы III B) в комплекс и сборкой РНК-полимеразы III. TFIIIB состоит из трех субъединиц: TATA-связывающего белка (TСБ), фактора, связанного с TFIIIB (BRF1 или BRF2 для транскрипции подмножества транскрибируемых РНК-полимеразой III генов у позвоночных), и B-двойной первичной единицы (BDP1). Общая архитектура имеет сходство с РНК-полимеразой II.[4]

Класс I

править

Стандартные этапы инициации гена 5S рРНК (также называемого классом I):

  • TFIIIА (Фактор Транскрипции для полимеразы III A) связывается с внутригенной (лежащей в пределах транскрибируемой последовательности ДНК) контрольной последовательностью 5S рРНК, блоком C (также называемым боксом C).
  • TFIIIА служит платформой, которая заменяет блоки A и B для расположения TFIIIC в ориентации по отношению к сайту старта транскрипции, которая эквивалентна тому, что наблюдается для генов тРНК.
  • Как только TFIIIC связывается с комплексом TFIIIA-ДНК, сборка TFIIIB происходит тем же образом, что и для транскрипции тРНК.

Класс II

править

Стандартные этапы инициации гена тРНК (также называемого классом II):

  • TFIIIC (Фактор Транскрипции для полимеразы III C) связывается с двумя внутригенными (лежащими в пределах транскрибируемой последовательности ДНК) контрольными последовательностями, блоками A и B (также называемыми боксом A и боксом B).
  • TFIIIC действует как фактор сборки, который позиционирует TFIIIB для связывания с ДНК на сайте с центром примерно в 26 парах оснований перед сайтом начала транскрипции.
  • TFIIIB представляет собой фактор транскрипции, который собирает РНК-полимеразу III на стартовом сайте транскрипции. Как только TFIIIB связывается с ДНК, TFIIIC больше не требуется. TFIIIB также играет важную роль в открытии промотора.

Класс III

править

Стандартные этапы инициации гена мяРНК U6 (также называемого классом III) (задокументированы только у позвоночных):

  • SNAPc (комплекс активирующего белка мяРНК) (также называемый PBP и PTF) связывается с ПЭП (Проксимальным Элементом Последовательности) с центром примерно в 55 парах оснований перед сайтом начала транскрипции. Эта сборка в значительной степени стимулируется факторами транскрипции РНК-полимеразы II Oct1 и STAF, которые связываются с энхансер-подобным ДЭП (Дистальным Элементом Последовательности), по крайней мере, на 200 пар оснований перед сайтом начала транскрипции. Эти факторы и промоторные элементы являются общими для транскрипции генов мяРНК РНК-полимеразой II и III.
  • SNAPc действует для сборки TFIIIB в TATA-боксе с центром из 26 пар оснований перед стартовым сайтом транскрипции. Наличие TATA-бокса указывает на то, что ген мяРНК транскрибируется РНК-полимеразой III, а не РНК-полимеразой II.
  • TFIIIB для транскрипции U6-мяРНК содержит меньший паралог Brf1, Brf2.
  • TFIIIB представляет собой фактор транскрипции, который собирает РНК-полимеразу III на стартовом сайте транскрипции. Консервация последовательности предсказывает, что TFIIIB, содержащий Brf2, также играет роль в открытии промотора.

Элонгация

править

TFIIIB остается связанным с ДНК после инициации транскрипции с помощью РНК-полимеразы III (в отличие от бактериальных σ-факторов и большинства основных факторов транскрипции для транскрипции РНК-полимеразой II). Это приводит к высокой скорости повторной инициации транскрипции генов, транскрибируемых РНК-полимеразой III.

Терминация

править

Полимераза III завершает транскрипцию на небольшом участке polyUs (5-6). В случае эукариот петля шпильки не требуется, но может повысить эффективность терминации у человека.[5]

Примечания

править
  1. Englert M. et al. Novel upstream and intragenic control elements for the RNA polymerase III-dependent transcription of human 7SL RNA gene (англ.) // Biochimie. — 2004. — Vol. 86, no. 12. — P. 867-874. — doi:10.1016/j.biochi.2004.10.012. Архивировано 5 июня 2021 года.
  2. Alessandro Vannini, Rieke Ringel, Anselm G. Kusser, Otto Berninghausen, George A. Kassavetis. Molecular basis of RNA polymerase III transcription repression by Maf1 // Cell. — 2010-10-01. — Т. 143, вып. 1. — С. 59–70. — ISSN 1097-4172. — doi:10.1016/j.cell.2010.09.002. Архивировано 3 июня 2021 года.
  3. Jaehoon Lee, Robyn D. Moir, Ian M. Willis. Regulation of RNA polymerase III transcription involves SCH9-dependent and SCH9-independent branches of the target of rapamycin (TOR) pathway // The Journal of Biological Chemistry. — 2009-05-08. — Т. 284, вып. 19. — С. 12604–12608. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.C900020200. Архивировано 3 июня 2021 года.
  4. Yan Han, Chunli Yan, Susan Fishbain, Ivaylo Ivanov, Yuan He. Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries // Cell Discovery. — 2018. — Т. 4. — С. 40. — ISSN 2056-5968. — doi:10.1038/s41421-018-0044-z. Архивировано 4 июня 2021 года.
  5. Matthew S. Verosloff, William K. Corcoran, Taylor B. Dolberg, Joshua N. Leonard, Julius B. Lucks. RNA sequence and structure determinants of Pol III transcriptional termination in human cells (англ.). — Molecular Biology, 2020-09-11. — doi:10.1101/2020.09.11.294140.