4.2.1 Polimerase II

Apesar de transcrição finalização tem sido muito menos explorado do que a sua iniciação, os últimos 25 anos, revelou que o bem cronometrado e precisas lançamento do nascente transcrição e RNA polimerases do DNA modelo é crucial para o destino do RNA, bem como para o total do genoma de manutenção.

trabalho Posterior revelou que Rat1 na levedura e Xrn2 em seres humanos foram responsáveis por torpedo atividade e que a falta da enzima, bem como o Rat1 ativador Rai1 na levedura, conduz ao cancelamento de defeitos, que se manifesta como uma extensa transcrição read-through. Também é possível que um homólogo de rat1, Arabidopsis AtXRN3, atua como um fator de terminação de transcrição semelhante a Rat1/Xrn2. Abordagens de alto rendimento revelaram uma acumulação de transcrições não codificadas a partir do 3′-end dos genes mRNA e microRNA (miRNA) no mutante “knockdown” xrn3, que pode corresponder a moléculas de leitura transcritional . Assim, AtXRN3 pode participar de uma vigilância global RNA 3 ‘ – end como resultado de sua atividade de terminação de torpedos.

o mecanismo torpedo depende da atividade catalítica de exonuclease de Rat1, e não apenas da sua presença . O substrato de ARN monofosforilado para Rat1/Xrn2 durante a síntese de mRNA é gerado em resultado de uma clivagem Co-transcripcional (CoTC) no local de poliadenilação pela máquina de formação da extremidade do mRNA 3′. Mais precisamente, este processo é realizado pelo componente Ysh1 do CF II em levedura ou pela subunidade correspondente do CPSF-73 do factor de especificidade de clivagem humana e de poliadenilação (CPSF) (revisto em Ref. ). Foram propostos dois factores para contribuir para uma terminação eficaz: a resistência do sinal de poli(a) e a ação da exonuclease degradando o produto de clivagem 5′, o que facilita a pausagem da polimerase a jusante do local de poli(A) e promove a sua libertação . Por outro lado, a cessação dependente do Rat1 não suprime o reconhecimento adequado do local poli(a) e a clivagem do mRNA .podem surgir locais de entrada adicionais de Rat1/Xrn2 através de CoTC autocatalítica a jusante do local Poli(A) em mamíferos ou clivagem endonucleolítica por Rnt1 em levedura . Este último caso foi relatado como um mecanismo de terminação sem falhas para genes codificadores de proteínas, que, juntamente com a via mediada pelo complexo Nrd1/Nab3/Sen1 (NRD), fornece um modo de backup para a libertação Pol II.embora Rat1 / Xrn2 seja necessário para uma terminação eficaz da Pol II, Rat1 não desencadeia a terminação in vitro e a sua actividade de degradação de 5′-3′ não é suficiente para promover a dissociação da polimerase in vivo. Consistentemente, a levedura Xrn1 orientada para o núcleo é capaz de degradação Co-transcritional do ARN nascente, mas não resgata defeitos de terminação causados por uma deficiência de Rat1. Estas observações sugerem que a exonuclease alcançando a polimerase é necessária, mas não suficiente para desestabilizar o complexo de alongamento, e que um elemento adicional do mecanismo de torpedo opera durante a terminação. Tem sido postulado que uma característica única Rat1, o domínio de torre estendida, Não presente nas proteínas Xrn1, pode ser responsável por suas propriedades de terminação . É concebível que o domínio da torre sofra certas modificações ou serve como uma interface para interações com fatores de melhoria de terminação. Um dos possíveis candidatos a fatores de estímulo Rat1 dependente de rescisão é o RNA helicase Sen1, que é um componente chave da rescisão caminho para RNAs não-codificadores em levedura (ver abaixo), que também contribui para a extinção de genes codificadores de proteínas, com o efeito mais forte sobre o mais curto mRNAs . O Sen1 interage através do seu domínio N-terminal com a maior subunidade Pol II, Rpb1 e a diminuição da actividade da helicase Sen1 prejudica a distribuição do genoma Pol II sobre genes codificadores e não codificadores . O homólogo humano Sen1, Senataxina, demonstrou promover diretamente a terminação de transcrição mediada pelo Xrn2, resolvendo o RNA: híbridos de DNA(R-loops) formados atrás do elongante Pol II, predominantemente em locais de pausa ricos em G A Jusante do local poli (A). Esta actividade facilita o acesso do Xrn2 a produtos de clivagem poly(a) site 3, contribuindo assim para o recrutamento da exonuclease torpedo. O modo de ação do Sen1 levedura é considerado semelhante .uma questão sem resposta é como Rat1 é recrutado para a polimerase alongante. Várias observações apoiam a Associação Rat1 através da interacção de proteínas com o domínio C-terminal Pol II (CTD) através do seu domínio CTD-interacting (CID), nomeadamente a subunidade Pcf11 do factor de clivagem de levedura IA (CFIA) e Rtt103 (regulador da transposição 103 do Ty1). O Rat1 e o Rai1 estão presentes nas regiões promotoras e codificadoras com um forte enriquecimento nas extremidades 3’dos genes. A interação funcional entre Rat1 e Pcf11 foi mostrado para facilitar a mútua corecruitment de ambos os fatores: Rat1 ligações terminação 3′-final da formação, estimulando o recrutamento de 3′-end de processamento de fatores, especialmente a CFIA subunidades Pcf11 e Rna15, enquanto Pcf11 contribui para Rat1 associação sobre o poli(A) do site . Além disso, o Pcf11 humano demonstrou melhorar a degradação do ARN nascente e promover a terminação da transcrição . Por sua vez, Rtt103, que também associa perto de 3′-termina de genes, copurifies com Rat1, Rai1, e Pcf11, e em conjunto com Pcf11 cooperativamente reconhece o Ser2-fosforilada CTD da redistribuição Pol II . Por outro lado, a distribuição do Rat1 pelos genes não é alterada na ausência do Rtt103 . Além disso , Rat1 também termina a transcrição por Pol i, que não possui um CTD, sugerindo que o recrutamento Rat1 também pode ocorrer através de outros mecanismos. De fato, a associação de hXrn2 foi relatada como sendo mediada por p54nrb/PFS (fator de articulação associado às proteínas), que são proteínas multifuncionais envolvidas na transcrição, splicing e poliadenilação . O papel do P54NRB/PFS na terminação da transcrição Pol II também foi demonstrado em C. elegans.

In addition to mRNAs, Pol II synthesize a broad range of noncoding transcripts, including small nuclear RNAs and snoRNAs and a variety of unstable RNAs. Na levedura, a transcrição destas espécies relativamente curtas é terminada principalmente por um complexo NRD alternativo, composto pelas proteínas de ligação ao ARN Nrd1 e Nab3 e pela helicase Sen1 dependente do ATP . Uma vez que este mecanismo muito provavelmente não envolve uma clivagem endonucleolítica Co-transcripcional , é o ARN Sen1:atividade de eliminação híbrida–ADN que se pensa ser essencial para a dissociação da polimerase, talvez de uma forma semelhante à helicase Rho DNA-RNA bacteriana. Rho provavelmente desestabiliza o complexo de alongamento translocando ao longo e removendo o ARN nascente da polimerase . Um modelo alostérico alternativo postula que Rho carrega na polimerase e induz rearranjos no local ativo da enzima em locais terminais . Ambos os modos de Acção podem muito bem aplicar-se ao Sen1 helicase.

embora Rat1 seja recrutado para genes snoRNA, particularmente intrónicos, a terminação dependente de NRD de transcrições de snoRNA não é prejudicada quando está em falta, e foi, portanto, sugerido que participa em alguns eventos de terminação prematura . Ainda é possível, no entanto, que o mecanismo torpedo Rat1 possa contribuir para a transcrição terminatória de snoRNAs, como U3 ou snR40, cujo 3′-end é liberado pela clivagem Rnt1 que expõe o restante transcrito nascente 5′-end para o ataque Rat1 .