4.2.1 Polymerázy II

i když transkripce ukončení bylo mnohem méně prozkoumány, než jeho zahájení, v posledních 25 letech ukázal, že dobře načasované a přesné vydání rodící přepis a RNA polymerázy z templátu DNA je rozhodující pro osud RNA, stejně jako pro celkový genom údržbu.

Pozdější práce ukázala, že Rat1 v droždí a Xrn2 u lidí byli zodpovědní za torpédo činnosti a že nedostatek buď enzym, stejně jako Rat1 aktivátor Rai1 v droždí, vede k ukončení vada, která se projevuje jako rozsáhlý přepis čtení. Je také možné, že rostlinný homolog Rat1, Arabidopsis AtXRN3, působí jako faktor ukončení transkripce podobně jako Rat1 / Xrn2. High-propustnost přístupů odhalil hromadění noncoding přepisy z 3′-konec mRNA a mikrorna (miRNA) genů v xrn3 povalení mutant, který může odpovídat transkripční číst-prostřednictvím molekul . AtXRN3 se tedy může účastnit globálního sledování RNA 3′-end v důsledku jeho Zakončovací aktivity torpéda.

torpédový mechanismus závisí na exonukleázové katalytické aktivitě Rat1, a nikoli pouze na jeho přítomnosti . Na monophosphorylated RNA substrátu pro Rat1/Xrn2 během mRNA syntéza je generován jako výsledek cotranscriptional štěpení (CoTC) na polyadenylation místě mRNA je 3′-konci tvorbě strojů. Přesněji řečeno, tento proces se provádí pomocí Ysh1 součástí CF II v droždí nebo odpovídající CPSF-73, podjednotku lidských štěpení a polyadenylation specificity factor (CPSF) (přezkoumána v Ref. ). K efektivnímu ukončení byly navrženy dva faktory: síla poly (a) signálu a působení exonukleázy degradující produkt štěpení 5′, což usnadňuje pozastavení polymerázy za místem poly(a) a podporuje její uvolňování. Na druhé straně narušené ukončení závislé na Rat1 nezrušuje správné rozpoznávání poly(A) místa a štěpení mRNA .

další vstupní místa Rat1 / Xrn2 mohou vzniknout autokatalytickým CoTC za místem poly(A) u savců nebo endonukleolytickým štěpením Rnt1 v kvasinkách . Druhý případ byl hlášen jako fail-safe ukončení mechanismus pro protein-kódujících genů, které společně s cestou zprostředkované Nrd1/Nab3/Sen1 komplex (NRD), poskytuje záložní režim pro Pol II vydání.

přestože je Rat1 / Xrn2 vyžadován pro účinné ukončení pol II, Rat1 in vitro nespustí ukončení a jeho degradační aktivita 5 ‚ -3 ‚ není dostatečná k podpoře disociace polymerázy in vivo. Kvasinky Xrn1 zaměřené na jádro jsou schopny kotranskripční degradace rodící se RNA, ale nezachrání terminační defekty způsobené nedostatkem Rat1. Tato pozorování naznačují, že exonuclease dohání polymerázy je nutná, ale není dostatečná k destabilizaci prodloužení složité, a že dodatečný prvek torpédo mechanismus funguje při ukončení. Předpokládá se, že unikátní vlastnost Rat1, doména extended tower, která není přítomna v proteinech Xrn1, může být zodpovědná za její terminační vlastnosti . Je možné, že doména věže prochází určitými úpravami nebo slouží jako rozhraní pro interakce s faktory zvyšujícími ukončení. Jedním z možných kandidátů na faktory stimulující Rat1-závislé ukončení je RNA helicase Sen1, který je klíčovou součástí ukončení stáže pro noncoding RNAs v kvasinkách (viz níže), které také přispívá k ukončení protein-kódujících genů, přičemž nejsilnější účinek na kratší mRNAs . Sen1 interaguje prostřednictvím své N-terminální doméně, s největší Pol II podjednotky, Rpb1 a negativních Sen1 helicase činnost narušuje genomu-široký Pol II distribuci přes kódování a noncoding geny . Lidské Sen1 homolog, Senataxin, bylo prokázáno, že přímo podporují Xrn2-zprostředkované transkripce ukončení řešení hybridů RNA:DNA (R-smyčky) tvoří za prodlužujících se Pol II, převážně na G-bohaté pauza lokalit navazujících na poly(A) stránky . Tato aktivita usnadňuje přístup Xrn2 k produktům štěpení poly (A) místa 3‘ a přispívá tak k náboru torpédové exonukleázy. Způsob působení kvasinek Sen1 je považován za podobný .

nezodpovězenou otázkou je, jak se Rat1 rekrutuje do protáhlé polymerázy. Několik vyjádření podpory Rat1 sdružení prostřednictvím proteinů interagujících s Pol II C-terminální doménu (CTD), přes jejich CTD-interagující domény (CID), a to Pcf11 podjednotce kvasinkové štěpení faktorem IA (CFIA) a Rtt103 (regulátor Ty1 provedení 103). Rat1 a Rai1 jsou přítomny v promotorech a kódujících oblastech se silným obohacením na 3 ‚ – koncích genů. Funkční interakce mezi Rat1 a Pcf11 bylo prokázáno, že pro usnadnění vzájemného corecruitment obou faktorů: Rat1 odkazy ukončení na 3′-konci formace tím, že stimuluje nábor 3′-konci zpracování faktorů, zejména CFIA podjednotky Pcf11 a Rna15, zatímco Pcf11 přispívá k Rat1 sdružení přes poly(A) stránky . Bylo také prokázáno, že lidský Pcf11 zvyšuje degradaci rodící se RNA a podporuje ukončení transkripce . V pořadí, Rtt103, který také spojuje v blízkosti 3‘-konce genů, copurifies s Rat1, Rai1, a Pcf11, a spolu s Pcf11 kooperativně uznává Ser2-fosforylovaná CTD na prodlužující Pol II . Na druhé straně se distribuce Rat1 přes geny nemění v nepřítomnosti Rtt103 . Kromě toho Rat1 také ukončí transkripci Pol I, která postrádá CTD, což naznačuje, že k náboru Rat1 může dojít také prostřednictvím jiných mechanismů. Opravdu, asociace hXrn2 byl ohlásen být zprostředkován p54nrb/PFS (protein asociovaný splicing factor), což jsou multifunkční proteiny podílející se na transkripci, sestřihu, a polyadenylation . Úloha p54nrb / PFS při ukončení transkripce pol II byla také prokázána u C. elegans.

kromě mRNA syntetizuje Pol II širokou škálu nekódujících transkriptů, včetně malých jaderných RNA a snoRNA a různých nestabilních RNA. V kvasinkách je transkripce těchto relativně krátkých druhů ukončena hlavně alternativním komplexem NRD, složeným z proteinů vázajících RNA Nrd1 a Nab3 a helikázy Sen1 závislé na ATP . Protože tento mechanismus pravděpodobně nemá za následek cotranscriptional endonucleolytic štěpení , to je Sen1 RNA:DNA hybridů-odvíjení činnost, která je myšlenka mít zásadní význam pro polymerázu disociace, možná podobným způsobem, jako bakteriální Rho DNA–RNA helicase. Rho pravděpodobně destabilizuje komplex elongace translokací a odstraněním vznikající RNA z polymerázy . Alternativní alosterický model předpokládá, že Rho se na polymerázu načte a indukuje přeskupení v enzymově aktivním místě v místech ukončení . Oba způsoby účinku se mohou vztahovat na Sen1 helicase.

i když Rat1 je přijat do snoRNA genů, zejména intronic ty, NRD-závislé ukončení snoRNA přepisy není narušena, když to chybí, a proto bylo navrženo, že se podílí na předčasné ukončení akce . Stále je však možné, že Rat1 torpédo mechanismus může přispět k ukončení transkripce snoRNAs, jako je U3 nebo snR40, jejíž 3′-konec je propuštěn Rnt1 výstřih, který odhaluje zbývající rodící přepis 5′-konec pro Rat1 útoku .