Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Прокариотический белок
Prokaryotic protein
ρ-фактор (фактор Rho) — это бактериальный белок, участвующий в завершении транскрипции. Фактор Rho связывается с участком паузы терминатора транскрипции – открытой областью одноцепочечной РНК (участком в 72 нуклеотида) после открытой рамки считывания в C-богатых/G-бедных последовательностях, лишенных выраженной вторичной структуры. Фактор Rho является необходимым белком транскрипции у бактерий. У Escherichia coli он представляет собой гексамер из идентичных субъединиц массой около 274,6 кДа. Каждая субъединица содержит РНК-связывающий домен и домен гидролиза АТФ. Rho принадлежит к семейству RecA/SF5 АТФ-зависимых гексамерных геликаз, функционирующих путем оборачивания нуклеиновых кислот вокруг единственной щели, проходящей по всему гексамеру. Rho функционирует как дополнительный фактор для РНК-полимеразы. У бактерий существует два типа транскрипционной терминации: Rho-зависимая терминация и терминация, не требующая Rho (также называемая Rho-независимой терминацией). Rho-зависимые терминаторы составляют около половины терминаторов, требующих факторов у E. coli. Другие факторы терминации, обнаруженные у E. coli, включают Tau и nusA. Rho-зависимые терминаторы были впервые обнаружены в геномах бактериофагов.
A ρ factor (Rho factor) is a bacterial protein involved in the termination of transcription. Rho factor binds to the transcription terminator pause site, an exposed region of single stranded RNA (a stretch of 72 nucleotides) after the open reading frame at C rich/G poor sequences that lack obvious secondary structure. Rho factor is an essential transcription protein in bacteria. In Escherichia coli, it is a ~274.6 kD hexamer of identical subunits. Each subunit has an RNA binding domain and an ATP hydrolysis domain. Rho is a member of the RecA/SF5 family of ATP dependent hexameric helicases that function by wrapping nucleic acids around a single cleft extending around the entire hexamer. Rho functions as an ancillary factor for RNA polymerase. There are two types of transcriptional termination in bacteria, rho dependent termination and intrinsic termination (also called Rho independent termination). Rho dependent terminators account for about half of the E. coli factor dependent terminators. Other termination factors discovered in E. coli include Tau and nusA. Rho dependent terminators were first discovered in bacteriophage genomes.
Функция
Фактор Rho действует на РНК-субстрат. Ключевая функция Rho – его геликазная активность, для которой энергия обеспечивается РНК-зависимым гидролизом АТФ. Начальный участок связывания для Rho представляет собой протяженный (~70 нуклеотидов, иногда 80–100 нуклеотидов) одноцепочечный регион, богатый цитозином и бедный гуанином, называемый сайтом утилизации Rho (rut), в синтезируемой РНК, расположенный выше по току от фактической последовательности терминатора. Было обнаружено несколько последовательностей связывания Rho. Консенсуса среди них не наблюдается, однако различные последовательности кажутся специфичными, поскольку даже небольшие мутации в последовательности нарушают их функцию. Rho связывается с РНК, а затем использует свою АТФазную активность для обеспечения энергии, необходимой для транслокации вдоль РНК, пока не достигнет спиральной области РНК-ДНК, где он раскручивает гибридный дуплекс. РНК-полимераза замедляется в последовательности терминации, что связано с наличием специфического участка примерно в 100 нуклеотидов от сайта связывания Rho, называемого сайтом чувствительной к Rho паузы. Таким образом, несмотря на то, что РНК-полимераза примерно на 40 нуклеотидов в секунду быстрее Rho, это не препятствует механизму терминации Rho, поскольку РНК-полимераза позволяет фактору Rho догнать ее. Вкратце, фактор Rho действует как разворачивающий фермент, зависимый от АТФ, перемещаясь вдоль новообразующейся молекулы РНК к ее 3'-концу и раскручивая ее от ДНК-матрицы по мере продвижения.
A Rho factor acts on an RNA substrate. Rho's key function is its helicase activity, for which energy is provided by an RNA dependent ATP hydrolysis. The initial binding site for Rho is an extended (~70 nucleotides, sometimes 80–100 nucleotides) single stranded region, rich in cytosine and poor in guanine, called the rho utilisation site (rut), in the RNA being synthesised, upstream of the actual terminator sequence. Several rho binding sequences have been discovered. No consensus is found among these, but the different sequences each seem specific, as small mutations in the sequence disrupts its function. Rho binds to RNA and then uses its ATPase activity to provide the energy to translocate along the RNA until it reaches the RNA–DNA helical region, where it unwinds the hybrid duplex structure. RNA polymerase pauses at the termination sequence, which is because there is a specific site around 100 nt away from the Rho binding site called the Rho sensitive pause site. So, even though the RNA polymerase is about 40 nt per second faster than Rho, it does not pose a problem for the Rho termination mechanism as the RNA polymerase allows Rho factor to catch up. In short, Rho factor acts as an ATP dependent unwinding enzyme, moving along the newly forming RNA molecule towards its 3′ end and unwinding it from the DNA template as it proceeds.
Мутации
Бессмысленная мутация в одном гене оперона блокирует трансляцию последующих генов в этом опероне. Этот эффект называется мутационной полярностью. Наиболее частой причиной является отсутствие мРНК, соответствующей последующим (дистальным) частям оперона. Предположим, что в пределах транскрипционной единицы имеются терминаторы, зависимые от Rho, то есть расположенные перед терминатором, который обычно используется. В норме эти более ранние терминаторы не функционируют, поскольку рибосома препятствует Rho достичь РНК-полимеразы. Однако бессмысленная мутация приводит к освобождению рибосомы, позволяя Rho присоединяться к РНК и/или перемещаться вдоль неё, и, следовательно, действовать на РНК-полимеразу в терминаторе. В результате фермент высвобождается, и дистальные участки транскрипционной единицы не транскрибируются.
A nonsense mutation in one gene of an operon prevents the translation of subsequent genes in the unit. This effect is called mutational polarity. A common cause is the absence of the mRNA corresponding to the subsequent (distal) parts of the unit. Suppose that there are Rho dependent terminators within the transcription unit, that is, before the terminator that usually is used. Normally these earlier terminators are not used, because the ribosome prevents Rho from reaching RNA polymerase. But a nonsense mutation releases the ribosome, so that Rho is free to attach to and/or move along the RNA, enabling it to act on RNA polymerase at the terminator. As a result, the enzyme is released, and the distal regions of the transcription unit are never transcribed.