8.2.2. Транскрипция
РНК-полимеразы
Синтез РНК осуществляется с помощью ферментов, называемых РНК-полимеразами. РНК-полимеразы состоят из нескольких субъединиц. У эукариот функционируют три типа РНК-полимераз (I, II и III типы). Из них РНК-полимеразы II считывают основную часть генов, кодирующих белковые полипептидные цепи. РНК-полимеразы I и III считывают лишь определенные гены.
|
|
(а) |
(б) |
Рис. 8–4. Участок нити хроматина в ядре клетки в период подготовки к транскрипции (а). Молекула ДНК навита на «бусинки» — нуклеосомы, каждая из которых состоит из 8 белков-гистонов, имеющих глобулярную форму и стабилизирующих структурную организацию хроматина. Между нуклеосомами находится участок ДНК (линкер), который может быть свободным от белков или связан с гистоном, определяющим более плотную упаковку хроматина. На промоторе образовался комплекс из РНК-полимеразы и общих факторов транскрипции (6 различных видов), имеющих сложную организацию (б). Дальнейший процесс поготовки к транскрипции показан на рис. 8–5 |
|
Однако РНК–полимераза не может самостоятельно начать транскрипцию. Транскрипция начинается лишь после того, как белковые факторы транскрипции объединяются с РНК-полимеразой II. В образующиеся комплексы входят до 50 различных белков. Такие комплексы называются транскриптосомами (рис. 8–4 и 8–5). Транкриптосомы, в отличие от ДНК–полимераз, способны самостоятельно осуществлять разъединение цепи ДНК и инициацию синтеза мРНК.
Инициация синтеза происходит на строго определенном участке матричной нити ДНК – промоторе, в результате высокоселективного взаимодействия РНК-полимеразы с этим участком и специфичности факторов транскрипции к этому участку.
Каждый J-J димер факторов транскрипции обладает специфичностью при взаимодействии с промоторами разных генов и функциональной специфичностью. Одни факторы транскрипции (TFIID) первыми находят промотор, точнее определенные нуклеотидные последовательности (нуклеотидные «мотивы» ТАТАА) перед промотором и располагаются на них. Затем включаются другие факторы и присоединяется сама РНК-полимераза.
Важным моментом в процессе инициации транскрипции является присоединение к комплексу другого фактора транскрипции (TFIIH), обладающего протеинкиназной активностью, благодаря которой этот фактор фосфорилирует РНК-полимеразу. Фосфорилирование происходит в области длинного полипептидного хвоста РНК-полимеразы. В результате молекула полимеразы меняет свою конформацию, освобождается от комплекса факторов транскрипции (кроме TFIID) и начинает процесс транскрипции.
|
Рис. 8–5. При фосфорилировании РНК-полимеразы фактором транскрипции TFIIH (с использованием АТФ) РНК-полимераза изменяет свою конформацию, освобождается от всех факторов кроме TFIID и становится готовой к транскрипции
|
На скорость транскрипции, так же как и на ее активацию, также влияют определенные регуляторные белки, действующие на стадии инициации. Они способны присоединяться к определенным участкам ДНК и, тем самым препятствовать или помогать РНК-полимеразе инициировать синтез РНК на промоторе. Регуляторные белки могут связываться с различными участками ДНК, расположенными на расстояниях в несколько тысяч нуклеотидов от промотора данного гена. Участки ДНК, с которыми связываются регуляторные белки, усиливающие или активирующие процесс транскрипции, называются энхансерными (от англ. enhance – усиливать).
Действие далеко расположенных энхасерных участков связано с тем, что под влиянием регуляторных белков гибкая молекула ДНК образует петлю между энхасером и промотором, в результате чего белки, связанные с энхасером, могут непосредственно взаимодействовать с одним из факторов транскрипции или непосредственно с самой РНК-полимеразой. Таким образом, любой промотор контролируется большим числом регуляторных белков, находящихся в разных частях генома.
Итак, общая контролирующая зона для РНК-полимеразы II состоит из промотора, на котором образуется комплекс из РНК-полимеразы II и белковых факторов танскрипции (транскриптосома), а также многочисленных регуляторных последовательностей молекул ДНК, с которыми связываются регуляторные белки.