サッカロミセス・セレビシエのRNAポリメラーゼIIIプレ開始複合体は、17サブユニットからなるPol III、ヘテロ三量体転写因子TFIIIB、およびTATAボックス結合タンパク質から構成される。 真核細胞において、RNAポリメラーゼIII (Pol IIIとも呼ばれる)は、 DNA を転写して 5SリボソームRNA 、tRNA 、およびその他の小型RNAを合成するタンパク質である。
RNAポリメラーゼIIIによって転写される遺伝子は、すべての細胞型とほとんどの環境条件下で発現が必要とされる「ハウスキーピング」遺伝子のカテゴリーに属します。したがって、Pol III転写の調節は主に細胞増殖 と細胞周期の調節に結びついており、 RNAポリメラーゼII よりも少ない調節タンパク質で済みます。しかし、ストレス条件下では、タンパク質Maf1が Pol III活性を抑制します。[ 1 ] ラパマイシンは 、直接の標的であるTORを介してPol IIIを阻害する別の阻害剤です。[ 2 ]
転写 転写 の過程(どのポリメラーゼによる転写であっても)は、主に3つの段階から構成される。
開始 Pol IIIは(Pol IIと比較して)遺伝子の上流に制御配列を必要とせず、代わりに通常は内部制御配列 、つまり遺伝子の転写セクション内の配列に依存するという点で特異である(ただし、上流配列が見られる場合もある。例えば、U6 snRNA遺伝子にはPol IIプロモーターに見られるような上流TATAボックス がある)。
Pol III の開始には 5S rRNA、tRNA、および U6 snRNA の開始に対応する 3 つのクラスがあります。いずれの場合も、プロセスは転写因子が制御配列に結合することから始まり、TFIIIB (ポリメラーゼIII B の転写因子) が 複合体にリクルートされて Pol III を組み立てることで終了します。TFIIIB は 3 つのサブユニット、TATA 結合タンパク質 (TBP)、TFIIB 関連因子 ( BRF1 、または脊椎動物の Pol III 転写遺伝子のサブセットの転写の場合はBRF2 )、および B ダブルプライム ( BDP1 ) ユニットから構成されます。全体の構造は Pol II の構造と類似しています。[ 3 ]
クラスI 5S rRNA (クラスIとも呼ばれる)遺伝子開始の典型的な段階:
TFIIIA (ポリメラーゼIII Aの 転写 因子)は、 遺伝子内(転写されるDNA 配列内に存在する)5S rRNA制御配列であるCブロック(ボックスCとも呼ばれる)に結合する。TFIIIAは、AブロックとBブロックに代わるプラットフォームとして機能し、TFIIICを転写開始部位に対してtRNA遺伝子で観察されるものと同じ向きに配置する。 TFIIICがTFIIIA-DNA複合体に結合すると、TFIIIBの組み立てはtRNA転写の場合と同様に進行する。
クラスII tRNA (クラスIIとも呼ばれる)遺伝子開始における典型的な段階:
TFIIIC (ポリメラーゼIII Cの 転写 因子)は、遺伝子内(転写される DNA 配列内に存在する)の2つの制御配列、AブロックとBブロック(ボックスAとボックスBとも呼ばれる)に結合します。TFIIICは、転写開始部位から約26塩基対上流の部位にTFIIIBが結合するように配置するためのアセンブリ因子として機能する。 TFIIIBは、転写開始部位にPol IIIを組み立てる転写因子である。TFIIIBがDNAに結合すると、TFIIICは不要となる。TFIIIBはプロモーターの開口にも重要な役割を果たす。
クラスIII U6 snRNA (クラスIIIとも呼ばれる)遺伝子開始の典型的な段階(脊椎動物でのみ確認されている):
SNAPc (SN RNA活性化タンパク質複合 体 、サブユニット:1、2、3、4、5 ) ( PBPおよびPTF とも呼ばれる)は、転写 開始 部位の上流約 55 塩基対に位置する PSE(近位配列要素)に結合する。[ 4 ] この複合 体は 、 転写 開始 部位の上流少なくとも 200 塩基対に位置するエンハンサー様 DSE(遠位配列 要素 )に結合する Pol II 転写因子 Oct1 およびSTAF によって大きく活性化される。これらの因子およびプロモーター要素は、snRNA 遺伝子の Pol II および Pol III 転写で共通している。SNAPcは 、転写開始部位から上流26塩基対に位置するTATAボックスにTFIIIBを集合させる働きをする。このTATAボックスの存在によって、snRNA遺伝子はPol IIではなくPol IIIによって転写されることが規定される。U6 snRNA転写に関わるTFIIIBには、より小型のBrf1パラログであるBrf2が含まれている。 TFIIIBは、転写開始部位にPol IIIを組み立てる転写因子である。配列の保存性から、Brf2を含むTFIIIBはプロモーターの開口にも関与していると予測される。
伸長 TFIIIBは、細菌のσ因子やPol II転写のほとんどの基本転写因子とは異なり、Pol IIIによる転写開始後もDNAに結合したままです。これにより、Pol III転写遺伝子の転写再開始率が高くなっています。Saccharomyces cerevisiae で行われたある研究では、鎖伸長の平均速度は毎秒21~22ヌクレオチドで、最速は毎秒29ヌクレオチドでした。これらの速度は、ショウジョウバエで行われたin vivo研究で発見されたRNAポリメラーゼIIの伸長速度に匹敵します 。RNA 鎖伸長の個々のステップの分析では、U末端RNA鎖へのUとAの付加が遅いことが示されました。[ 5 ]
終了 ポリメラーゼ III は、小さなポリ U ストレッチ (5-6) で転写を終結させる。真核生物では、ヘアピン ループは 必須ではないが、ヒトでは終結効率を高める可能性がある。[ 6 ] Saccharomyces cerevisiae では、転写の終結は配列 T7GT6 で発生し、段階的であることがわかった。5、6、7 個の U 残基を持つ転写産物の存在と、T7 ストレッチの読み取りの遅さは、RNA 鎖への 1 つの G の組み込みが、伸長速度を完全にまたは大幅にリセットするのに役立つことを示唆している。[ 5 ]
転写されたRNA RNAポリメラーゼIIIから転写されるRNAの種類には以下が含まれます。[ 7 ]
参考文献 ↑ Vannini, Alessandro; Ringel, Rieke; Kusser, Anselm G.; Berninghausen, Otto; Kassavetis, George A.; Cramer, Patrick (2010). "Maf1によるRNAポリメラーゼIII転写抑制の分子基盤" . Cell . 143 (1): 59– 70. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.002 . hdl : 11858/00-001M-0000-0015-820B-0 . ISSN 0092-8674 . PMID 20887893 . ↑ Lee, JaeHoon; Moir, Robyn D.; Willis, Ian M. (2009-05-08). "RNAポリメラーゼIII転写の制御には、ラパマイシン標的(TOR)経路のSCH9依存性およびSCH9非依存性分岐が関与する" . Journal of Biological Chemistry . 284 (19): 12604– 12608. doi : 10.1074/jbc.c900020200 . ISSN 0021-9258 . PMC 2675989 . PMID 19299514 . ↑ ハン、ヤン。ヤン、春麗。フィッシュベイン、スーザン。イワノフ、イヴァイロ。彼、ユアン (2018) 「RNAポリメラーゼIII転写機構の構造可視化」 。 セルディスカバリー 。 4 40. 土井 : 10.1038/s41421-018-0044-z 。 PMC 6066478 。 PMID 30083386 。 ↑ Shah, Syed Zawar; Perry, Thomas N. (2025). "snRNAプロモーターへのRNAポリメラーゼIIおよびIIIのリクルートメントの異なるメカニズムに関する構造的洞察" . Nature Communications . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126 . PMID 39747245 . 1 2 Matsuzaki, H.; Kassavetis, GA; Geiduschek, EP (1994-01-28). "Saccharomyces cerevisiae RNAポリメラーゼIIIによるRNA鎖伸長と終結の解析". Journal of Molecular Biology . 235 (4): 1173– 1192. doi : 10.1006/jmbi.1994.1072 . ISSN 0022-2836 . PMID 8308883 . ↑ Verosloff, M; Corcoran, W; Dolberg, T; Leonard, J; Lucks, J (2021). "ヒト細胞におけるPol III転写終結のRNA配列および構造決定因子" . Journal of Molecular Biology . 433 (13) 166978. bioRxiv 10.1101/2020.09.11.294140 . doi : 10.1016/j.jmb.2021.166978 . PMC 8169631 . PMID 33811918 . ↑ ディエチ、ジョルジョ。フィオリーノ、グロリア。カステルヌオーヴォ、マヌエレ。タイヒマン、マーティン。パガーノ、アルド (2007)。 「拡大するRNAポリメラーゼIIIトランスクリプトーム」 。 遺伝学の動向 。 23 (12): 614–622 。 土井 : 10.1016/j.tig.2007.09.001 。 ISSN 0168-9525 。 PMID 17977614 。 ↑ Shah, Syed Zawar; Perry, Thomas N. (2025). "snRNAプロモーターへのRNAポリメラーゼIIおよびIIIのリクルートメントの異なるメカニズムに関する構造的洞察" . Nature Communications . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126 . PMID 39747245 . ↑ Pagano, Aldo; Castelnuovo, Manuele; Tortelli, Federico; Ferrari, Roberto; Dieci, Giorgio; Cancedda, Ranieri (2007-02-02). "新規小型核RNA遺伝子様転写単位が調節転写産物の供給源となる" . PLOS Genetics . 3 (2): e1. doi : 10.1371/journal.pgen.0030001 . ISSN 1553-7404 . PMC 1790723 . PMID 17274687 . 1 2 3 リュウ、シジエ。はあ、ゆう。ワン、ジンナ。李、霊岩。ユアン、ジュンジエ。張、博。王紫陽。吉、建国。コン・ダオチュン(2021)。 「RNA ポリメラーゼ III は、相同組換えによる DNA 二本鎖切断の修復に必要です 。 」 セル 。 184 (5): 1314–1329.e10。 土井 : 10.1016/j.cell.2021.01.048 。 PMID 33626331 。