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Complejo de preiniciación de la transcripción

El complejo de preiniciación de la transcripción, representado por el grupo central de proteínas, induce la unión de la ARN polimerasa al sitio diana del ADN. El complejo de pre...

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Un grupo de óvalos que representan el complejo de preiniciación de la transcripción se encuentra intercalado dentro de una hebra curva de ADN, entre la región promotora en un extremo y la región potenciadora en el otro.
El complejo de preiniciación de la transcripción, representado por el grupo central de proteínas, induce la unión de la ARN polimerasa al sitio diana del ADN. El complejo de preiniciación puede unirse tanto a la secuencia promotora cercana al gen que se va a transcribir como a una secuencia potenciadora en una parte diferente del genoma, lo que permite que las secuencias potenciadoras regulen un gen distante.

El complejo de preiniciación (abreviado PIC ) es un complejo de aproximadamente 100 proteínas necesario para la transcripción de genes codificadores de proteínas en eucariotas y arqueas . El complejo de preiniciación posiciona la ARN polimerasa II (Pol II) en los sitios de inicio de la transcripción génica , desnaturaliza el ADN y lo coloca en el sitio activo de la ARN polimerasa II para la transcripción. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

El PIC mínimo incluye la ARN polimerasa II y seis factores de transcripción generales : TF II A , TF II B , TF II D , TF II E , TF II F y TF II H. Otros complejos reguladores (como el coactivador mediador [ 5 ] y los complejos de remodelación de la cromatina ) también pueden ser componentes del PIC.

Durante la transcripción mediada por la ARN polimerasa I y la ARN polimerasa III también se forman complejos de preiniciación.

Ensamblaje (ARN polimerasa II)

Una visión clásica de la formación del complejo de preiniciación (PIC) en el promotor implica los siguientes pasos:

  • La proteína de unión a TATA (TBP, una subunidad de TFIID) se une al promotor , creando una curvatura pronunciada en el ADN del promotor. [ 6 ]
    • Los animales poseen algunos factores relacionados con TBP (TRF; TBPL1 / TBPL2 ). Estos pueden reemplazar a TBP en algunos contextos especiales. [ 7 ]
  • TBP recluta a TFIIA, y luego a TFIIB, para el promotor.
  • TFIIB recluta a la ARN polimerasa II y a TFIIF al promotor.
  • TFIIE se une al complejo en crecimiento y recluta a TFIIH, que posee actividad de proteína quinasa (fosforila la ARN polimerasa II dentro del dominio CTD) y actividad de ADN helicasa (desenrolla el ADN en el promotor). También recluta proteínas de reparación por escisión de nucleótidos.
  • Las subunidades dentro de TFIIH que tienen actividad ATPasa y helicasa crean una tensión superhelicoidal negativa en el ADN.
  • La tensión superhelicoidal negativa provoca que aproximadamente una vuelta del ADN se desenrolle y forme la burbuja de transcripción .
  • La hebra molde de la burbuja de transcripción interactúa con el sitio activo de la ARN polimerasa II.
  • Comienza la síntesis de ARN.
  • Tras la síntesis de aproximadamente 10 nucleótidos de ARN y una fase obligatoria de varios ciclos de transcripción abortivos, la ARN polimerasa II escapa de la región promotora para transcribir el resto del gen.

Una hipótesis alternativa sobre el ensamblaje del PIC postula el reclutamiento de una " holoenzima de ARN polimerasa II " preensamblada directamente al promotor (compuesto por todos, o casi todos, los GTF y la ARN polimerasa II y los complejos reguladores), de manera similar a la ARN polimerasa bacteriana (RNAP).

Otros complejos de preiniciación

En arqueas

Las arqueas poseen un complejo de preiniciación similar al de un PIC de Pol II minimizado, con una TBP y un factor de transcripción arqueal B (TFB, un homólogo de TFIIB). El ensamblaje sigue una secuencia similar, comenzando con la unión de TBP al promotor. Un aspecto interesante es que todo el complejo se une en una orientación inversa en comparación con los que se encuentran en los PIC eucariotas. [ 8 ] También utilizan TFE, un homólogo de TFIIE, que ayuda en la iniciación de la transcripción, pero no es necesario. [ 9 ] [ 10 ]

ARN polimerasa I (Pol I)

La formación del complejo de preiniciación de Pol I requiere la unión del factor selectivo 1 (SL1 o TIF-IB) al elemento central del promotor del ADNr . [ 11 ] SL1 es un complejo compuesto por TBP y al menos tres factores asociados a TBP (TAF). Para niveles basales de transcripción, solo se requieren SL1 y la forma competente para la iniciación de Pol I (Pol Iβ), caracterizada por la unión a RRN3 . [ 12 ] [ 13 ]

Para los niveles de transcripción activados, también se requiere UBTF (UBF). UBTF se une como un dímero tanto al elemento de control corriente arriba (UCE) como al elemento central del promotor del ADNr, doblando el ADN para formar un enhanceosoma . [ 13 ] [ 12 ] Se ha descubierto que SL1 estabiliza la unión de UBTF al promotor del ADNr. [ 11 ]

Las subunidades del PIC de Pol I difieren entre organismos. [ 14 ]

ARN polimerasa III (Pol III)

La Pol III tiene tres clases de iniciación, que comienzan con diferentes factores que reconocen diferentes elementos de control, pero todos convergen en TFIIIB (similar a TFIIB-TBP; consta de TBP/TRF, un factor relacionado con TFIIB y una unidad B″ ) reclutando el complejo de preiniciación de la Pol III. La arquitectura general se asemeja a la de la Pol II. Solo TFIIIB necesita permanecer unido durante la elongación. [ 15 ]

Referencias

  1. ↑ Lee TI, Young RA (2000). "Transcripción de genes codificadores de proteínas eucariotas". Annual Review of Genetics . 34 : 77–137 . doi : 10.1146/annurev.genet.34.1.77 . PMID 11092823 . 
  2. ↑ Kornberg RD (agosto de 2007). "La base molecular de la transcripción eucariota" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 104 (32): 12955– 61. Bibcode : 2007PNAS..10412955K . doi : 10.1073 / pnas.0704138104 . PMC 1941834. PMID 17670940 .  
  3. ↑ Kim TK, Lagrange T, Wang YH, Griffith JD, Reinberg D, Ebright RH (noviembre de 1997). "Trayectoria del ADN en el complejo de preiniciación de la transcripción de la ARN polimerasa II" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 94 (23): 12268– 73. Bibcode : 1997PNAS...9412268K . doi : 10.1073 / pnas.94.23.12268 . PMC 24903. PMID 9356438 .  
  4. ↑ Kim TK, Ebright RH , Reinberg D (mayo de 2000). "Mecanismo de fusión del promotor dependiente de ATP por el factor de transcripción IIH". Science . 288 (5470): 1418–22 . Bibcode : 2000Sci...288.1418K . doi : 10.1126/science.288.5470.1418 . PMID 10827951 . 
  5. ↑ Allen BL, Taatjes DJ (2015). " El complejo mediador: un integrador central de la transcripción" . Nature Reviews. Biología celular molecular . 16 (3): 155– 66. doi : 10.1038/nrm3951 . PMC 4963239. PMID 25693131 .  
  6. ↑ Ossipow, Vincent; Fonjallaz, Philippe; Schibler, Ueli (1999-02-01). "Un complejo de ARN polimerasa II que contiene todos los factores de iniciación esenciales se une al dominio de activación del factor de transcripción con cremallera de leucina PAR, factor embrionario tiroideo" . Biología molecular y celular . 19 (2): 1242– 1250. doi : 10.1128/MCB.19.2.1242 . ISSN 1098-5549 . PMC 116053. PMID 9891058 .   
  7. ↑ Duttke, SH (marzo de 2015). "Evolución y diversificación de la maquinaria de transcripción basal" . Trends in Biochemical Sciences . 40 (3): 127– 9. doi : 10.1016/j.tibs.2015.01.005 . PMC 4410091. PMID 25661246 .  
  8. ↑ Bell, SD; Jackson, SP (junio de 1998). "Transcripción y traducción en arqueas: un mosaico de características eucariotas y bacterianas". Trends in Microbiology . 6 (6): 222– 8. doi : 10.1016/S0966-842X(98)01281-5 . PMID 9675798 . 
  9. ↑ Hanzelka, BL; Darcy, TJ; Reeve, JN (marzo de 2001). "TFE, un factor de transcripción arqueal en Methanobacterium thermoautotrophicum relacionado con el factor de transcripción eucariótico TFIIEalpha" . Journal of Bacteriology . 183 (5): 1813–8 . doi : 10.1128/JB.183.5.1813-1818.2001 . PMC 95073. PMID 11160119 .  
  10. ↑ Gehring, Alexandra M.; Walker, Julie E.; Santangelo, Thomas J.; Margolin, W. (15 de julio de 2016). " Regulación de la transcripción en arqueas" . Journal of Bacteriology . 198 (14): 1906– 1917. doi : 10.1128/JB.00255-16 . PMC 4936096. PMID 27137495 .  
  11. 1 2 Friedrich, J. Karsten; Panov, Kostya I.; Cabart, Pavel; Russell, Jackie; Zomerdijk, Joost CBM (agosto de 2005). "El complejo TBP-TAF SL1 dirige la formación del complejo de preiniciación de la ARN polimerasa I y estabiliza el factor de unión corriente arriba en el promotor del ADNr" . Journal of Biological Chemistry . 280 (33): 29551– 29558. doi : 10.1074/jbc.m501595200 . ISSN 0021-9258 . PMC 3858828. PMID 15970593 .   
  12. 1 2 Russell, Jackie; Zomerdijk, Joost CBM (febrero de 2005). "Transcripción de ADNr dirigida por la ARN polimerasa I, vida y obras" . Trends in Biochemical Sciences . 30 (2): 87– 96. doi : 10.1016/j.tibs.2004.12.008 . ISSN 0968-0004 . PMC 3858833. PMID 15691654 .   
  13. 1 2 Goodfellow, Sarah J.; Zomerdijk, Joost CBM (2012-06-28), Mecanismos básicos en la transcripción de los genes del ARN ribosómico por la ARN polimerasa I , Bioquímica subcelular, vol. 61, Dordrecht: Springer Netherlands, pp. 211–236 , doi : 10.1007/978-94-007-4525-4_10 , ISBN   978-94-007-4524-7, PMC 3855190 , PMID 23150253 , consultado el 30-10-2023  
  14. ↑ Grummt, Ingrid (15 de julio de 2003). "La vida en un planeta propio: regulación de la transcripción de la ARN polimerasa I en el nucléolo" . Genes & Development . 17 (14): 1691– 1702. doi : 10.1101/gad.1098503R . PMID 12865296 . 
  15. ↑ Han, Y; Yan, C; Fishbain, S; Ivanov, I; He, Y (2018). "Visualización estructural de la maquinaria de transcripción de la ARN polimerasa III" . Cell Discovery . 4 40. doi : 10.1038/s41421-018-0044-z . PMC 6066478. PMID 30083386 .  
  • Imagen descriptiva – biochem.ucl.ac.uk