RNS-polimeráz III

Az RNS-polimeráz III (röviden Pol III) DNS-t 5S riboszomális RNS-sé, tRNS-sé és más kis RNS-ekké transzkribáló fehérje.

Az általa transzkribált gének a „fenntartó” gének, melyek működése minden sejttípusban és a legtöbb környezetben szükséges. Így a Pol III-transzkripció szabályzása elsősorban a sejtnövekedés és a sejtciklus szabályzásához kötődik, így kevesebb szabályzófehérjét igényel az RNS-polimeráz II-nél. Stresszhelyzetben azonban aktivitását a MAF1 represszálja.^[1] A rapamicin inhibeálja közvetlen célpontján, a TOR révén.^[2]

Szerkezet

Az RNS-polimeráz III 17 alegységből áll. A központi 10 alegységes mag és a 2 alegységes perifériás heterodimertönk az eukarióta RNS-polimerázokban közös, míg a TFIIF-szerű RPC4/5 és TFIIE-szerű RPC3/6/7 alkomplex az RNS-polimerázra jellemző, és az iniciációban és terminációban fontos beépített általános transzkripciós faktornak tekinthetők.^[3]

Transzkripció

A polimerázok általi transzkripció 3 fő részből áll:

Iniciáció, mely az RNS-polimeráz-komplex promoteren való összeállítását igényli
Elongáció, az RNS-szintézis
Termináció, az RNS-transzkripció vége, a komplex megszűnése

Iniciáció

A Pol III a Pol II-vel ellentétben nem igényel gén előtti kontrollszakaszokat, helyettük általában a transzkribált szakaszon belüli kontrollszakaszokon alapul (de néha korábbi szekvenciákat is használ, például az U6 snRNS-gén előtti TATA box esetén, mint a Pol II-promotereknél.

3 Pol III-iniciációs csoport van, melyek az 5S rRNS, a tRNS és az U6 snRNS általinak felelnek meg. Mindegyik esetben a folyamat a kontrollszakaszokhoz kötéssel kezdődik és a TFIIIB (B polimeráz III-transzkripciósfaktor) komplexen való aktiválásával és a Pol III újbóli létrejöttével ér véget. A TFIIIB 3 alegysége a TATA-kötő fehérje (TBP), a TFIIB-rokon faktor (BRF1 vagy gerincesekben bizonyos Pol III-transzkribált géneknél BRF2) és egy B″ (BDP1) egység. A teljes szerkezet a Pol II-höz hasonlít.^[4]

Első osztály

Az 5S rRNS- (első osztály) iniciáció általános lépései:

A TFIIIA a génbeli 5S rRNS-kontrollszakaszhoz, a C-blokkhoz (C-box) köt.
Ez az A és B-blokkokat pótolja a tRNS-génekhez hasonló, a kezdőhelyhez viszonyított elrendezésben való TFIIIC-elhelyezéshez.
A TFIIIC TFIIIA–DNS komplexhez kötése után a TFIIIB a tRNS-transzkripciónak megfelelő módon jelenik meg.

Második osztály

A tRNS- (második osztály) iniciáció általános lépései:

A GTF3C1 (más néven TFIIIC) két génbeli kontrollszakaszhoz, az A- és a B-blokkhoz (más néven A- és B-box) köt.

A GTF3C1 a TFIIIB-t a transzkripció helye előtt mintegy 26 bp-ral elhelyező faktorként működik.

A TFIIIB a Pol III-at a transzkripció kezdeti helyéhez illeszti. A TFIIIB DNS-kötése után a TFIIIC nem szükséges. A TFIIIB fontos a promoternyitásban is.

Harmadik osztály

Az U6 snRNS (harmadik osztály; csak gerincesekben ismert) iniciáció általános lépései:

A SNAPc (snRNS-aktiváló fehérjekomplex, angolul: snRNA activating protein complex, alegységei: 1, 2, 3, 4, 5; más néven PBP és PTF) a PSE-hez (proximális szakaszelem, angolul: proximal sequence element) köt mintegy 55 bázispárral a transzkripció kezdőhelye előtt. Ezt az OCT1 és STAF Pol II-transzkripciósfaktorok jelentősen stimulálják, melyek erősítőszerű DSE-hez (disztális szakaszelem) kötnek legalább 200 párral a transzkripció kezdete előtt. E faktorok és promoterelemek a Pol II- és III-géntranszkripcióban közösek.
Az U6 snRNS-transzkripciósfaktorok TFIIIB-jében a kisebb BRF1-paralóg BRF2 van.
A TFIIIB a transzkripció kezdetén a Pol III-at összeállítja. A szekvenciaállandósulás alapján a BRF2-es TFIIIB a promoternyitásban is szerepet játszhat.

Elongáció

A TFIIIB DNS-kötött marad az iniciációt követően a bakteriális σ-faktorokkal és a Pol II-transzkripció legtöbb bazális faktorjával szemben. Ez a Pol III-transzkribált gének esetén sok transzkripciós reiniciációt okoz. Egy Saccharomyces cerevisiaen végzett tanulmány szerint az elongáció átlagos sebessége 21–22, a maximális 29 nt/s. Ezek hasonlóak a Pol II Drosophilán in vivo végzett tanulmány szerinti sebességeihez. Az RNS-lánc-bővítés egyes lépései elemzése alapján az U és A U-terminált RNS-láncokhoz adása lassú.^[5]

Termináció

A Pol III-transzkripció rövid (5–6 nt) poli-U-szakaszon ér véget. Eukariótákban hajtűkör nem kell, de növelheti a terminációs hatékonyságot emberben.^[6] Saccharomyces cerevisiaeben kimutatták, hogy a termináció T₇GT₆ szakaszon ér véget és progresszív. Az 5, 6 vagy 7 U-t tartalmazó RNS-ek és a T₇-szakasz lassú átolvasása alapján 1 G RNS-láncba építése jelentősen vagy teljesen visszaállítja az elongáció sebességét.^[5]

Transzkriptált RNS-ek

Az RNS-polimeráz III által gyakran átírt RNS-ek például:^[7]

transzfer RNS-ek
5S riboszomális RNS
U6 spliceoszomális RNS
ribonukleáz P és MRP-RNS
7SL RNS (a jelfelismerő részecske RNS-része)
vault-RNS-ek
Y-RNS
rövid közbeékelt magi elemek (SINE)
7SK-RNS
bizonyos mikroRNS-ek
bizonyos kis sejtmagvacska-RNS-ek
bizonyos génszabályzó antiszenz RNS-ek^[8]

A DNS-javításban

Az RNS-polimeráz III a kettősszál-törések homológ rekombinációs javításában is fontos lehet.^[9] Az RNS-polimeráz III átmeneti RNS-DNS-hibridet alkot a töréseknél, ami a homológ rekombináció mediálta kettősszáltörés-javítás fontos köztes lépése.^[9] Ez megvédi a 3′-DNS-szálrészt a bomlástól.^[9] Az átmeneti RNS–DNS-hibrid köztitermék létrejötte után az RNS-t a RAD51 váltja fel, mely az ssDNS-inváziós homológrekombináció-lépést katalizálja.

Az immunitásban

A citoszolikus RNS-polimeráz III veleszületett immunválaszokat tud kiváltani vírusokkal szemben Először a DNS-vírusok vagy baktériumok AT-gazdag ssDNS-ét mechanikusan azonosítja, majd 5′-pppRNS-t hoz létre, melyet a RIG-I észlel, majd a RIG-I–MAVS–TBK1–IRF3-út indításával IFN–β-termelést indukál.^[10]

Jegyzetek

↑ Vannini, Alessandro (2010). „Molecular Basis of RNA Polymerase III Transcription Repression by Maf1”. Cell 143 (1), 59–70. o. DOI:10.1016/j.cell.2010.09.002. ISSN 0092-8674. PMID 20887893.
↑ Lee, JaeHoon (2009. május 8.). „Regulation of RNA Polymerase III Transcription Involves SCH9-dependent and SCH9-independent Branches of the Target of Rapamycin (TOR) Pathway” (angol nyelven). Journal of Biological Chemistry 284 (19), 12604–12608. o. DOI:10.1074/jbc.c900020200. ISSN 0021-9258. PMID 19299514. PMC 2675989.
↑ Ramsay EP, Abascal-Palacios G, Daiß JL, King H, Gouge J, Pilsl M, Beuron F, Morris E, Gunkel P, Engel C, Vannini A (2020. december 17.). „Structure of human RNA polymerase III”. Nat Commun 11 (1), 6409. o. DOI:10.1038/s41467-020-20262-5. PMID 33335104. PMC 7747717. (Hozzáférés: 2024. április 23.)
↑ Han, Yan (2018. december 8.). „Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries.”. Cell Discovery 4, 40. o. DOI:10.1038/s41421-018-0044-z. PMID 30083386. PMC 6066478.
↑ ^a ^b Matsuzaki (1994. január 28.). „Analysis of RNA chain elongation and termination by Saccharomyces cerevisiae RNA polymerase III”. Journal of Molecular Biology 235 (4), 1173–1192. o. DOI:10.1006/jmbi.1994.1072. ISSN 0022-2836. PMID 8308883.
↑ Verosloff, M (2020). „RNA sequence and structure determinants of Pol III transcriptional termination in human cells.”. J Mol Biol. DOI:10.1016/j.jmb.2021.166978.
↑ Dieci, Giorgio (2007. december 1.). „The expanding RNA polymerase III transcriptome”. Trends in Genetics 23 (12), 614–622. o. DOI:10.1016/j.tig.2007.09.001. ISSN 0168-9525. PMID 17977614.
↑ Pagano, Aldo (2007. február 2.). „New Small Nuclear RNA Gene-Like Transcriptional Units as Sources of Regulatory Transcripts” (angol nyelven). PLOS Genetics 3 (2), e1. o. DOI:10.1371/journal.pgen.0030001. ISSN 1553-7404. PMID 17274687. PMC 1790723.
↑ ^a ^b ^c Liu, Sijie (2021). „RNA polymerase III is required for the repair of DNA double-strand breaks by homologous recombination” (angol nyelven). Cell 184 (5), 1314–1329.e10. o. DOI:10.1016/j.cell.2021.01.048.
↑ Tong J, Song J, Zhang W, Zhai J, Guan Q, Wang H, Liu G, Zheng C (2024. április 17.). „When DNA-damage responses meet innate and adaptive immunity”. Cell Mol Life Sci 81 (1), 185. o. DOI:10.1007/s00018-024-05214-2. PMID 38630271. PMC 11023972.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a RNA polymerase III című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Orvostudományi portál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[1] Vannini, Alessandro (2010). „Molecular Basis of RNA Polymerase III Transcription Repression by Maf1”. Cell 143 (1), 59–70. o. DOI:10.1016/j.cell.2010.09.002. ISSN 0092-8674. PMID 20887893.

[2] Lee, JaeHoon (2009. május 8.). „Regulation of RNA Polymerase III Transcription Involves SCH9-dependent and SCH9-independent Branches of the Target of Rapamycin (TOR) Pathway” (angol nyelven). Journal of Biological Chemistry 284 (19), 12604–12608. o. DOI:10.1074/jbc.c900020200. ISSN 0021-9258. PMID 19299514. PMC 2675989.

[Ramsay_2020-3] Ramsay EP, Abascal-Palacios G, Daiß JL, King H, Gouge J, Pilsl M, Beuron F, Morris E, Gunkel P, Engel C, Vannini A (2020. december 17.). „Structure of human RNA polymerase III”. Nat Commun 11 (1), 6409. o. DOI:10.1038/s41467-020-20262-5. PMID 33335104. PMC 7747717. (Hozzáférés: 2024. április 23.)

[4] Han, Yan (2018. december 8.). „Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries.”. Cell Discovery 4, 40. o. DOI:10.1038/s41421-018-0044-z. PMID 30083386. PMC 6066478.

[Matsuzaki-1994-5] Matsuzaki (1994. január 28.). „Analysis of RNA chain elongation and termination by Saccharomyces cerevisiae RNA polymerase III”. Journal of Molecular Biology 235 (4), 1173–1192. o. DOI:10.1006/jmbi.1994.1072. ISSN 0022-2836. PMID 8308883.

[6] Verosloff, M (2020). „RNA sequence and structure determinants of Pol III transcriptional termination in human cells.”. J Mol Biol. DOI:10.1016/j.jmb.2021.166978.

[7] Dieci, Giorgio (2007. december 1.). „The expanding RNA polymerase III transcriptome”. Trends in Genetics 23 (12), 614–622. o. DOI:10.1016/j.tig.2007.09.001. ISSN 0168-9525. PMID 17977614.

[8] Pagano, Aldo (2007. február 2.). „New Small Nuclear RNA Gene-Like Transcriptional Units as Sources of Regulatory Transcripts” (angol nyelven). PLOS Genetics 3 (2), e1. o. DOI:10.1371/journal.pgen.0030001. ISSN 1553-7404. PMID 17274687. PMC 1790723.

[Liu2021-9] Liu, Sijie (2021). „RNA polymerase III is required for the repair of DNA double-strand breaks by homologous recombination” (angol nyelven). Cell 184 (5), 1314–1329.e10. o. DOI:10.1016/j.cell.2021.01.048.

[Tong_2024-10] Tong J, Song J, Zhang W, Zhai J, Guan Q, Wang H, Liu G, Zheng C (2024. április 17.). „When DNA-damage responses meet innate and adaptive immunity”. Cell Mol Life Sci 81 (1), 185. o. DOI:10.1007/s00018-024-05214-2. PMID 38630271. PMC 11023972.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]