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分子生物学では、転写終結因子は、転写終結因子を認識し、新しく作られたmRNAの放出を引き起こすことによってRNA転写の終結を媒介するタンパク質である。これは、遺伝子発現の完全性を維持するためにRNAの転写を制御するプロセスの一部であり、真核生物と原核生物の両方に存在するが、細菌におけるプロセスの方が広く理解されている。[1]最も広範に研究され、詳細に研究されている転写終結因子は、大腸菌のRho（ρ）タンパク質である。[2]
原核生物
原核生物は1種類のRNAポリメラーゼを使用して、複数の種類のタンパク質をコードするmRNAを転写します。転写、翻訳、mRNA分解はすべて同時に起こります。転写終結は転写単位の境界を定義するために不可欠であり、鎖の完全性を維持し、品質管理を行うために必要な機能です。大腸菌の終結は、Rho因子を利用するRho依存型の場合と、Rho非依存型（内因性終結とも呼ばれる）の場合があります。DNAのオペロンのほとんどはRho非依存型ですが、Rho依存型終結も正しい転写を維持するために不可欠です。[1]
ρ因子Rho タンパク質は、伸長するmRNAのシトシンに富む領域を認識するRNAトランスロカーゼであるが、認識される配列の正確な特徴と切断がどのように起こるかは不明である。Rhoはリング状の六量体を形成し、mRNAに沿って進み、 ATPをRNAポリメラーゼに向かって加水分解する（mRNAに対して5'から3'）。[3] [4] Rhoタンパク質がRNAポリメラーゼ複合体に到達すると、 RNAポリメラーゼがDNAから解離して転写が終了する。Rhoタンパク質の構造と活性は、 ATP合成酵素のF1サブユニットの構造と活性に類似しており、この2つが進化上のつながりを共有しているという理論を支持している。[4]
Rho因子はさまざまな細菌配列に広く存在し、大腸菌の遺伝的極性を担っています。これは翻訳状態のセンサーとして機能し、非生産的な転写を阻害し、[5]アンチセンス転写を抑制し、転写と複製の間で起こる衝突を解決します。[6] Rho因子による終結プロセスは減衰および抗終結メカニズムによって制御され、重複する利用部位（ rutsおよびnuts ）をめぐって伸長因子と競合し、転写中にRhoがどれだけ速く移動してRNAポリメラーゼに追いつき、終結プロセスを活性化できるかに依存します。[7]
ビシクロマイシンによるRho依存性終結阻害は、細菌感染症の治療に用いられる。このメカニズムを他のクラスの抗生物質と併用することは、テトラサイクリンやリファンピシンなどの遺伝子発現の他の阻害剤と相乗効果を発揮しながらRNA転写の保護因子を抑制することで、抗生物質耐性に対処する方法として研究されている。[8]
真核生物
真核生物では転写終結のプロセスはあまり解明されていません。真核生物では転写後の RNA 処理が広範囲にわたって行われ、3 種類の真核生物 RNA ポリメラーゼはそれぞれ異なる終結システムを持っています。
RNA ポリメラーゼ I （転写終結因子）では、 RNA ポリメラーゼ I がpre-rRNA コード領域の下流に結合し、RNA ポリメラーゼがテンプレートから解離して新しい RNA 鎖が放出されます。
RNAポリメラーゼIIでは、ポリアデニル化/切断複合体によって終結が起こります。鎖末端の3'末端はポリアデニル化部位に結合しますが、鎖はコードを続行します。新しく合成されたリボヌクレオチドは、切断因子CSTFとCPSFによって1つずつ除去されますが、そのプロセスはまだ完全には解明されていません。転写が終了すると、残りの鎖は5'-エキソヌクレアーゼによって切り離されます。
RNAポリメラーゼIIIは転写されたmRNA中の一連のウラシル重合残基の後に終結する。 [1]細菌やポリメラーゼIとは異なり、正しく切断するには終結RNAヘアピンが上流にある必要がある。[9]
参照
参考文献
- ^ abc Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000).分子細胞生物学第4版. ニューヨーク: WH Freeman.
- ^ Boudvillain M、Figueroa-Bossi N、Bossi L (2013 年4 月)。「ターミネーターは依然として前進中: Rho 因子の役割拡大」。Current Opinion in Microbiology。16 ( 2): 118–24。doi : 10.1016 /j.mib.2012.12.003。PMID 23347833 。
- ^ Richardson JP (2003年7月). 「転写を終了させるためのRhoのロード」. Cell . 114 (2): 157–9. doi : 10.1016/s0092-8674(03)00554-3 . PMID 12887917.
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- ^ Kriner MA 、Sevostyanova A 、 Groisman EA（2016年8月）。「リーダーから学ぶ：転写終結因子Rhoによる遺伝子制御」。 生化学科学の動向。41 （8）：690–699。doi ： 10.1016 /j.tibs.2016.05.012。PMC 4967001。PMID 27325240。
- ^ Qayyum MZ、Dey D、Sen R (2016 年4 月)。「転写伸長因子 NusA は大腸菌における Rho 依存性終結の一般的な拮抗薬である」。The Journal of Biological Chemistry。291 ( 15): 8090–108。doi : 10.1074 / jbc.M115.701268。PMC 4825012。PMID 26872975。
- ^ Malik M、Li L、Zhao X、 Kerns RJ、Berger JM、Drlica K (2014 年 12 月)。「ビシクロマイシンの致死的相乗効果: 古い抗生物質を復活させるアプローチ」。 抗菌化学療法ジャーナル。69 (12): 3227–35。doi :10.1093/jac/dku285。PMC 4228776。PMID 25085655。
- ^ Nielsen S, Yuzenkova Y, Zenkin N (2013年6月). 「真核生物RNAポリメラーゼIII転写終結のメカニズム」. Science . 340 (6140): 1577–80. Bibcode :2013Sci...340.1577N. doi :10.1126/science.1237934. PMC 3760304. PMID 23812715 .