Кіріспе

Генетикада транскрипция терминаторы – транскрипция кезінде геномдық ДНК-да геннің немесе оперонның соңын белгілейтін генетикалық тізбектің бөлігі. Бұл тізбек, жаңа синтезделген транскрипт РНК-да транскрипцияны тоқтатуға қажетті сигналдарды беру арқылы, транскрипт РНК-ны транскрипциялық кешеннен босату процесін қамтамасыз етеді. Бұл процестерге мРНК-ның екіншілік құрылымының кешенмен тікелей өзара әрекеттесуі және/немесе тартылған терминация факторларының жанама әрекеттері кіреді. Транскрипциялық кешеннің босауы РНК полимеразаны және жаңа мРНК-ның транскрипциясын бастау үшін қатысты транскрипциялық механизмдерді босатады.

Прокариоттарда

Прокариоттық геномдарда транскрипцияны тоқтатушылардың екі класы – Rho тәуелді және Rho тәуелсіз – анықталды. Бұл кеңінен таралған тізбектер геннің немесе оперонның транскрипциясы қалыпты аяқталғанда транскрипцияны тоқтатуды бастайды, транскрипциялық әлсіреуде байқалатындай реттеу механизмі ретінде транскрипцияны ерте тоқтатуға көмектеседі, сондай-ақ бұрынғы тоқтатушылардан кездейсоқ түрде қашып кеткен, транскрипциялық кешендердің тоқтауын қамтамасыз етеді, бұл жасуша үшін қажетсіз энергия жұмсалуын болдырмайды.

Rho-негізгілікпен байланысты терминаторлар

Rho тәуелді транскрипция терминаторларына mRNA-ДНК-РНК полимераза транскрипциялық кешенін бұзу үшін РНК геликаза активтілігін көрсететін Rho факторы деп аталатын үлкен белок қажет. Rho тәуелді терминаторлар бактериялар мен фагтарда кездеседі. Rho тәуелді терминатор трансляциялық тоқтау кодондарынан кейін пайда болады және Rho пайдалану орны (rut) деп аталатын мРНК-дағы цитозинге бай, құрылымсыз тізбектен және төменгі ағыстағы транскрипция тоқтау нүктесінен (tsp) тұрады. Rut мРНК-ның жүктелу орны ретінде және Rho-ның активаторы ретінде қызмет етеді; активация Rho-ға АТФ-ты тиімді гидролиздеуге және мРНК бойымен жылжуға, сонымен қатар rut орнымен байланысын сақтап тұруға мүмкіндік береді. Rho, төменгі ағыстағы tsp орындарында тоқтап тұрған РНК полимеразаға жете алады. Әртүрлі тізбектер tsp сайты ретінде жұмыс істей алады. Rho мен РНК полимераза кешенінің арасындағы байланыс, РНК полимеразаға Rho-ның аллостериялық әсерін қамтитын механизм арқылы транскрипциялық кешеннің ыдырауын күшейтеді.

Rho-ке тәуелсіз терминаторлар

Ішкі транскрипция терминаторлары немесе Rho тәуелсіз терминаторлары, ұзартылып жатқан транскриптте өзін-өзі бекітетін шашты тігіс құрылымының қалыптасуын қажет етеді, бұл мРНК-ДНК-РНК полимераза үштік кешенінің бұзылуына алып келеді. ДНК-дағы терминатор тізбегі 20 базалық жұптан тұратын, GC-ға бай, диадалық симметриялы аймақты қамтиды, одан кейін қысқа поли-А тізбегі немесе "А созылымы" келеді, ол тиісінше терминациялық шашты тігіс пен 7-9 нуклеотидтік "U тізбегін" құрайды. Терминация механизмі РНК полимеразамен шашты тігіс байланысының аллостериялық әсерлері арқылы диссоциацияны тікелей ынталандыратын және "бәсекелестік кинетика" арқылы жүзеге асады деп болжанады. Шашты тігіс қалыптасуы РНК полимеразаның тоқтауына және тұрақсыздануына себеп болады, нәтижесінде кешен осы жерде тоқтап тұруға кеткен уақыттың ұлғаюына және кешеннің тұрақтылығының төмендеуіне байланысты диссоциациялану мүмкіндігі артады. Бұдан өзге, ұзарту факторы NusA РНК полимеразамен және шашты тігіс құрылымымен өзара әрекеттесіп, транскрипциялық терминацияны ынталандырады.

Эукариоттарда

Эукариотикалық мРНК транскрипциясында терминатор сигналдары РНК полимераза II-мен байланысты және терминация процесін іске қосатын ақуыз факторларымен танылады. Геном бір немесе бірнеше полиаденилдеу сигналдарын кодтайды. Сигналдар мРНК-ға транскрипцияланғаннан кейін, белоктардың кесілу және полиаденилдеу спецификалық факторы (CPSF) және кесілуді ынталандыру факторы (CstF) РНК полимераза II-нің карбоксильдік терминалды доменінен поли(А) сигналына көшеді. Бұл екі фактор транскриптті кесу үшін басқа белоктарды осы орынға тартады, мРНК-ны транскрипциялық кешеннен босатады және полиаденилдеу деп аталатын процесте мРНК-ның 3' ұшына шамамен 200 А қайталамасынан тұратын тізбек қосады. Бұл өңдеу қадамдары кезінде РНК полимераза бірнеше жүзден бірнеше мыңға дейін нуклеотидтерді транскрипциялауды жалғастырады және соңында ДНК-дан және төменгі ағындағы транскрипттен түсіп қалады, бұл механизм әлі толыққанды түсіндірілмеген; осы құбылысты түсіндіру үшін «торпеда» және аллостериялық модельдер деп аталатын екі негізгі модель бар.

Торпеда үлгісі

МРНК толыққаннан кейін және поли А сигналдық тізбекте кесілгеннен соң, қалған (қалдық) РНК тізбегі ДНК шаблонына және РНК полимераза II бірлігіне байланысты күйінде қалады, транскрипциялануын жалғастырады. Осы кесілуден кейін экзонуклеаза қалдық РНК-ға байланысып, жаңа транскрипцияланған нуклеотидтерді бірінен соң бірін жояды (РНК-ны «деградациялау» деп те атайды), байланысқан РНК полимераза II-ге қарай жылжиды. Адамдарда бұл экзонуклеаза XRN2 (5'–3' экзорибонуклеаза 2) болып табылады. Бұл модель XRN2 5'–ден 3'–ге дейін, РНК pol II бірлігіне жеткенше, қақпағы жоқ қалдық РНК-ны ыдыратады деп жорамалдайды. Бұл экзонуклеазаның РНК pol II бірлігін «ығыстырып» шығаруына алып келеді, ол онымен өтетін кезде транскрипцияны тоқтатады және сонымен қатар қалған РНК тізбегін тазартады. Rho-ға тәуелді тоқтату сияқты, XRN2 РНК полимераза II-нің диссоциациясын тудырады, полимеразаны ДНК шаблонынан шығару арқылы немесе шаблонды РНК полимеразадан шығару арқылы. Алайда, бұл механизм әлі де толыққанды түсініксіз және диссоциацияның жалғыз себебі емес деп саналады. Транскрипцияланған мРНК-ны экзонуклеазадан қорғау үшін 5' қақпақ қосылады. Бұл мРНК-ның басына қосылған модификацияланған гуанин, ол экзонуклеазаның РНК-ға байланысуына және ыдыратуына кедерес жасайды. Сонымен қатар, басқа экзонуклеазалардан қорғау үшін мРНК тізбегінің соңына 3' поли(А) құйрығы қосылады.

Аллостерлік модель

Аллостериялық модель бойынша, РНК полимераза бірлігінің құрылымдық өзгеруі, оның қатарласқан белгілі бір ақуыздарымен байланысқаннан немесе оларды жоғалтқаннан кейін терминация жүреді, бұл оның сигналдан кейін ДНК тізбегінен бөлінуіне әкеледі. Сонымен қатар, Pol II поли(А) тәуелсіз терминацияның да түрлеріне ие, ол ашытқыда snРНҚ және snoРНҚ гендерін транскрипциялау кезінде қажет болады. Осы процеске ашытқының Nrd1 ақуызы жауапты.