Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Белковый комплекс, транскрибирующий ДНК
Protein complex that transcribes DNA
РНК-полимераза II (RNAP II и Pol II) — это мультибелковый комплекс, который транскрибирует ДНК в предшественники матричной РНК (мРНК) и большинства малых ядерных РНК (snRNA) и микроРНК. Это один из трех ферментов РНК-полимеразы, обнаруженных в ядре эукариотических клеток. Ранние исследования предполагали существование как минимум двух РНК-полимераз: одной, синтезирующей рРНК в нуклеоле, и другой, синтезирующей другие виды РНК в нуклеоплазме — части ядра, расположенной за пределами нуклеола. Этот вывод был получен с использованием ионно-обменной хроматографии на шариках Sephadex, покрытых DEAE. Метод разделял ферменты по порядку элюирования: I, II, III, при увеличении концентрации сульфата аммония. Ферменты были названы в соответствии с порядком элюирования: РНК-полимераза I, РНК-полимераза II, РНК-полимераза III. РНК-полимераза II (РНКП2) подвергается регулируемой транскрипционной паузе на ранней стадии удлинения. Различные исследования показали, что нарушение процесса удлинения транскрипции связано с раком, нейродегенерацией, латентностью ВИЧ и другими заболеваниями.
RNA polymerase II (RNAP II and Pol II) is a multiprotein complex that transcribes DNA into precursors of messenger RNA (mRNA) and most small nuclear RNA (snRNA) and microRNA. It is one of the three RNAP enzymes found in the nucleus of eukaryotic cells.]] Early studies suggested a minimum of two RNAPs: one which synthesized rRNA in the nucleolus, and one which synthesized other RNA in the nucleoplasm, part of the nucleus but outside the nucleolus. The finding was obtained by the use of ion exchange chromatography via DEAE coated Sephadex beads. The technique separated the enzymes by the order of the corresponding elutions, Ι,ΙΙ,ΙΙΙ, by increasing the concentration of ammonium sulfate. The enzymes were named according to the order of the elutions, RNAP I, RNAP II, RNAP IΙI. RNA polymerase II (RNAP2) undergoes regulated transcriptional pausing during early elongation. Various studies has shown that disruption of transcription elongation is implicated in cancer, neurodegeneration, HIV latency etc.
Подединицы
РНК-полимераза II эукариотического ядра была впервые очищена с использованием транскрипционных анализов. Очищенный фермент обычно состоит из 10–12 субъединиц (12 у человека и дрожжей) и не способен к специфическому распознаванию промоторов. Известно множество взаимодействий между субъединицами. Субъединица RPB1 ДНК-зависимой РНК-полимеразы II – фермент, кодируемый геном POLR2A у человека и геном RPO21 у дрожжей. RPB1 является крупнейшей субъединицей РНК-полимеразы II. Она содержит карбокситерминальный домен (CTD), состоящий до 52 повторов гептапептида (YSPTSPS), необходимых для активности полимеразы. CTD был впервые обнаружен в лаборатории C.J. Ingles в Университете Торонто и J.L. Corden в Университете Джона Хопкинса. В сочетании с несколькими другими субъединицами полимеразы, субъединица RPB1 формирует ДНК-связывающий домен полимеразы – бороздку, в которой матричная ДНК транскрибируется в РНК. Она сильно взаимодействует с RPB8. RPB3 (POLR2C) – третья по величине субъединица. Существует в виде гетеродимера с другой субъединицей полимеразы, POLR2J, формируя основной подкомплекс. RPB3 сильно взаимодействует с RPB1, 5, 7, 10–12. RPB4 – четвертая по величине субъединица и может играть роль в защите от стресса. RPB5 – у человека кодируется геном POLR2E. В каждой РНК-полимеразе II присутствуют две молекулы этой субъединицы. RPB5 сильно взаимодействует с RPB1, RPB3 и RPB6. RPB7 – кодируется POLR2G и может играть роль в регуляции функции полимеразы. RPB7 сильно взаимодействует с RPB1 и RPB5. (RPB11 c). RPB12 – также взаимодействует с RPB3, это RPB12 (POLR2K). Субкомплекс RPB2 и RPB3 появляется вскоре после синтеза субъединиц. Бактериальная РНК-полимераза, родственная РНК-полимеразе II, переключается между неактивным и активным состояниями, перемещаясь вперед и назад вдоль ДНК. Концентрации [NTP]eq = 10 мкМ ГТФ, 10 мкМ УТФ, 5 мкМ АТФ и 2,5 мкМ КТФ обеспечивают среднюю скорость удлинения, число оборотов, ~1 пн (NTP)−1 для бактериальной РНКП, родственной РНК-полимеразе II. Эта пауза особенно выражена на нуклеосомах и частично обусловлена тем, что полимераза входит в транскрипционно некомпетентное состояние обратного хода. В свою очередь, скорость транскрипции влияет на то, вытесняются ли гистоны транскрибированных нуклеосом из хроматина или повторно вставляются за транскрибирующую полимеразу.
The eukaryotic core RNA polymerase II was first purified using transcription assays. The purified enzyme has typically 10–12 subunits (12 in humans and yeast) and is incapable of specific promoter recognition. Many subunit subunit interactions are known. DNA directed RNA polymerase II subunit RPB1 – an enzyme that in humans is encoded by the POLR2A gene and in yeast is encoded by RPO21. RPB1 is the largest subunit of RNA polymerase II. It contains a carboxy terminal domain (CTD) composed of up to 52 heptapeptide repeats (YSPTSPS) that are essential for polymerase activity. The CTD was first discovered in the laboratory of C. J. Ingles at the University of Toronto and by JL Corden at Johns Hopkins University. In combination with several other polymerase subunits, the RPB1 subunit forms the DNA binding domain of the polymerase, a groove in which the DNA template is transcribed into RNA. It strongly interacts with RPB8. RPB3 (POLR2C) – the third largest subunit. Exists as a heterodimer with another polymerase subunit, POLR2J forming a core subassembly. RPB3 strongly interacts with RPB1 5, 7, 10–12. is the fourth largest subunit and may have a stress protective role. RPB5 – In humans is encoded by the POLR2E gene. Two molecules of this subunit are present in each RNA polymerase II. RPB5 strongly interacts with RPB1, RPB3, and RPB6. RPB7 – encoded by POLR2G and may play a role in regulating polymerase function. RPB7 interacts strongly with RPB1 and RPB5. (RPB11 c). RPB12 – Also interacts with RPB3 is RPB12 (POLR2K). A subcomplex of RPB2 and RPB3 appears soon after subunit synthesis. Bacterial RNA polymerase, a relative of RNA Polymerase II, switches between inactivated and activated states by translocating back and forth along the DNA. Concentrations of [NTP]eq = 10 μM GTP, 10 μM UTP, 5 μM ATP and 2.5 μM CTP, produce a mean elongation rate, turnover number, of ~1 bp (NTP)−1 for bacterial RNAP, a relative of RNA polymerase II. This pausing is especially pronounced at nucleosomes, and arises in part through the polymerase entering a transcriptionally incompetent backtracked state. In turn, the transcription rate influences whether the histones of transcribed nucleosomes are evicted from chromatin, or reinserted behind the transcribing polymerase.
Альфа-аманитин
РНК-полимераза II ингибируется α-аманитином и другими аматоксинами. α-Аманитин – высокотоксичное вещество, содержащееся во многих грибах.
RNA polymerase II is inhibited by α Amanitin and other amatoxins. α Amanitin is a highly poisonous substance found in many mushrooms.
Голофермент
РНК-полимераза II - это форма эукариотической РНК-полимеразы II, которая рекрутируется к промоторам генов, кодирующих белки, в живых клетках. Set2 – метилирует лизин 36 гистона H3: Set2 участвует в регуляции этапа удлинения транскрипции посредством прямого контакта с CTD. (интересный, не относящийся к делу пример: Dot1*‡ – метилирует лизин 79 гистона H3.) Bre1 – убиквитинирует (добавляет убиквитин к) лизину 123 гистона H2B. Связан с преинициацией и обеспечивает связывание РНК Pol II.
RNA polymerase II holoenzyme is a form of eukaryotic RNA polymerase II that is recruited to the promoters of protein coding genes in living cells. Set2 – Methylates lysine 36 of histone H3: Set2 is involved in regulation transcription elongation through its direct contact with the CTD. (interesting irrelevant example: Dot1*‡ – Methylates lysine 79 of histone H3.) Bre1 – Ubiquinates (adds ubiquitin to) lysine 123 of histone H2B. Associated with pre initiation and allowing RNA Pol II binding.
С-концевая область
К концу RPB1 присоединяется C-концевый домен (CTD). Карбоксильный концевой домен РНК-полимеразы II обычно состоит из до 52 повторов последовательности Tyr Ser Pro Thr Ser Pro Ser. Этот домен простирается от ядра фермента РНК-полимеразы II до выходного канала, и такое расположение эффективно благодаря его способности индуцировать "реакции обработки РНК посредством прямого или косвенного взаимодействия с компонентами аппарата обработки РНК". Домен CTD отсутствует в РНК-полимеразе I и РНК-полимеразе III. CTD РНК-полимеразы был впервые обнаружен в лаборатории C. J. Ingles в Университете Торонто и одновременно в лаборатории J. Corden в Университете Джона Хопкинса в процессе секвенирования ДНК, кодирующей субъединицу RPB1 РНК-полимеразы у дрожжей и мышей соответственно. Другие белки часто связываются с C-концевым доменом РНК-полимеразы для активации полимеразной активности. Этот белковый домен участвует в инициации транскрипции, образовании кэпа на РНК-транскрипте и присоединении к сплайсосоме для сплайсинга РНК. В фазах G1/G0 клеточного цикла клетки демонстрируют сборку факторов гомологической рекомбинации в местах двойных разрывов цепей ДНК внутри активно транскрибируемых регионов. Похоже, что транскрипция связана с восстановлением разрывов двойных цепей ДНК посредством гомологической рекомбинации, использующей РНК в качестве матрицы. Этот процесс восстановления эффективно и точно воссоединяет двойные разрывы в генах, которые активно транскрибируются РНК-полимеразой II.
The C terminus of RPB1 is appended to form the C terminal domain (CTD). The carboxy terminal domain of RNA polymerase II typically consists of up to 52 repeats of the sequence Tyr Ser Pro Thr Ser Pro Ser. The domain stretches from the core of the RNAPII enzyme to the exit channel, this placement is effective due to its inductions of "RNA processing reactions, through direct or indirect interactions with components of the RNA processing machinery". The CTD domain does not exist in RNA Polymerase I or RNA Polymerase III. The RNA Polymerase CTD was discovered first in the laboratory of C. J. Ingles at the University of Toronto and also in the laboratory of J Corden at Johns Hopkins University during the processes of sequencing the DNA encoding the RPB1 subunit of RNA polymerase from yeast and mice respectively. Other proteins often bind the C terminal domain of RNA polymerase in order to activate polymerase activity. It is the protein domain that is involved in the initiation of transcription, the capping of the RNA transcript, and attachment to the spliceosome for RNA splicing. During the G1/G0 stages of the cell cycle, cells exhibit assembly of homologous recombination factors at double strand breaks within actively transcribed regions. It appears that transcription is coupled to repair of DNA double strand breaks by RNA templated homologous recombination. This repair process efficiently and accurately rejoins double strand breaks in genes being actively transcribed by RNA polymerase II.