Loading article…
不完全開始は不完全転写とも呼ばれ、遺伝子転写の初期プロセスであり、RNAポリメラーゼがDNAプロモーターに結合し、短いmRNA転写物の合成サイクルに入り、転写複合体がプロモーターを離れる前に放出されます。このプロセスは、真核生物と原核生物の両方で発生します。不完全開始は、バクテリオファージと大腸菌のT3およびT7 RNAポリメラーゼで一般的に研究されています。
全体的なプロセス
不完全開始はプロモーターのクリアランス前に起こる。[1]
- RNAポリメラーゼはプロモーターDNAに結合してRNAポリメラーゼ-プロモーター閉鎖複合体を形成する。
- RNAポリメラーゼは転写開始部位の周囲のDNAを1回転ほどき、RNAポリメラーゼプロモーター複合体を形成する。
- RNAポリメラーゼは合成の不完全サイクルに入り、短いRNA産物（10ヌクレオチド未満を含む）を放出します。
- RNAポリメラーゼはプロモーターから逃れ、転写の伸長段階に入る。
機構
不完全開始は転写の正常な過程であり、in vitroとin vivo の両方で起こる。[2]初期転写における 各ヌクレオチド付加ステップの後、RNAポリメラーゼは確率的にプロモーター脱出への経路を進むか（生産的開始）、またはRNA産物を放出してRNAポリメラーゼ-プロモーター開放複合体に戻る（不完全開始）。転写のこの初期段階では、RNAポリメラーゼは転写複合体の解離が伸長プロセスとエネルギー的に競合する段階に入る。不完全サイクルは開始複合体とプロモーター間の強い結合によって引き起こされるわけではない。[3]
DNAを絞る
長年、不完全開始中に RNA ポリメラーゼが DNA 鎖に沿って移動するメカニズムは不明でした。転写開始中に RNA ポリメラーゼがプロモーターから逃れないことが観察されていたため、酵素が下流に移動せずに DNA 鎖を読み取って転写する方法は不明でした。過去 10 年間で、研究により、不完全開始にはDNA スクランチングが関与していることが明らかになりました。DNA スクランチングでは、RNA ポリメラーゼは静止したまま巻き戻して下流の DNA を転写複合体に引き込み、ヌクレオチドをポリメラーゼ活性部位に通過させ、それによって DNA を移動せずに転写します。これにより、巻き戻された DNA が酵素内に蓄積するため、DNA「スクランチング」と呼ばれます。不完全開始では、RNA ポリメラーゼは巻き戻された DNA の下流部分を巻き戻して排出し、RNA を解放して RNA ポリメラーゼ - プロモーター オープン コンプレックスに戻ります。対照的に、生産的開始では、RNAポリメラーゼは巻き戻されたDNAの上流部分を巻き戻して排出し、RNAポリメラーゼとプロモーターの相互作用を破壊してプロモーターから脱出し、転写伸長複合体を形成する。[1] [4]
2006年の論文では、DNAスクランチが初期転写に関与していることが示され、DNAスクランチ中に生じるストレスが不完全開始と生産的開始の両方の原動力となるという考えが提唱された。[4]同年に発表された関連論文では、検出可能なDNAスクランチは転写サイクルの80%で発生し、急速なスクランチを検出する能力の限界（スクランチの20%は1秒未満）を考慮すると、実際には100%であると推定されることが確認された。[1]
2016年の論文では、転写開始部位の選択中にRNA合成の前にDNAスクランチングも起こることが示されました。[5]
関数
結果として生じる短縮RNA転写産物の機能については、広く受け入れられているものはありません。しかし、1981年の研究では、生成された不完全転写産物の数と長いRNA鎖が正常に生成されるまでの時間との間に関係があるという証拠が見つかりました。RNAポリメラーゼがATP、UTP、およびGTPの存在下で不完全転写を起こすと、不完全リサイクルの能力が大幅に低下し、完全長RNA転写産物の合成速度が大幅に上昇する複合体が形成されます。[6] 2010年の研究では、これらの短縮転写産物がRNAヘアピン依存性の内在性ターミネーターによるRNA合成の終結を阻害するという証拠が見つかりました。[7]
参照
参考文献
- ^ abc Revyakin A, Liu C, Ebright RH , Strick TR (2006). 「RNAポリメラーゼによる不完全開始と生産的開始にはDNAスクランチングが関与する」. Science . 314 (5802): 1139–43. Bibcode :2006Sci...314.1139R. doi :10.1126/science.1131398. PMC 2754787. PMID 17110577 .
- ^ Goldman S, Ebright RH , Nickels B (2009). 「in vivo での不完全 RNA 転写物の直接検出」. Science . 324 (5929): 927–928. Bibcode :2009Sci...324..927G. doi :10.1126/science.11 69237. PMC 2718712. PMID 19443781 .
- ^ Martin CT、Muller DK、Coleman JE (1988)。「T7 RNAポリメラーゼによる転写初期段階のプロセッシビティ」。生化学。27 ( 11): 3966–74。doi :10.1021/bi00411a012。PMID 3415967 。
- ^ ab Kapanidis AN、Margeat E、Ho SO、Kortkhonjia E、Weiss S、Ebright RH (2006)。「RNAポリメラーゼによる初期転写はDNAスクランチング機構を通じて進行する」。Science。314 ( 5802 ) : 1144–7。Bibcode : 2006Sci ...314.1144K。doi :10.1126/ science.11 31399。PMC 2754788。PMID 17110578。
- ^ Winkelman JT、Vvedenskaya IO、Zhang Y、Zhang Y、Bird JG、Taylor DM、Gourse RL、Ebright RH、Nickels BE (2016)。「多重タンパク質-DNA架橋：転写開始部位選択におけるスクランチング」。サイエンス。351 ( 6277 ) : 1090–3。Bibcode : 2016Sci ...351.1090W。doi : 10.1126/science.aad6881。PMC 4797950。PMID 26941320。
- ^ Munson LM、Reznikoff WS (1981)。「不完全開始と長いリボ核酸合成」。生化学。20 (8): 2081–5。doi :10.1021/bi00511a003。PMID 6165380 。
- ^ Lee S、Nguyen HM、Kang C (2010)。「小さな不完全開始転写産物は、RNAヘアピン依存性内在性ターミネーターに対して抗終結活性を発揮する」。Nucleic Acids Res。38 ( 18 ): 6045–53。doi : 10.1093 / nar/gkq450。PMC 2952870。PMID 20507918。