ARN polimerasa II
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La ARN polimerasa II es una enzima eucariota que cataliza la transcripción del ADN , sintetiza precursores de ARNm y la mayoría de los ARNsn y microARN [2] [3] . Esta polimerasa es un complejo de 550 kDa que consta de 12 subunidades. La ARN polimerasa II es el tipo de ARN polimerasa más estudiado. Requiere una amplia gama de factores de transcripción para unirse a los genes aguas arriba de los promotores e iniciar la transcripción.
Subunidades
Las subunidades centrales de la ARN polimerasa II se han aislado mediante ensayos de transcripción [5] . La enzima aislada normalmente tiene de 10 a 12 subunidades (12 en humanos y levaduras) y no es capaz de reconocer un promotor específico [6] . Ya se conocen muchas interacciones entre sus subunidades [7] .
- La subunidad RPB1 dependiente de ADN de la ARN polimerasa II es una enzima codificada por el gen POLR2A en humanos y RPO21 en levadura. RPB1 es la subunidad más grande de la ARN polimerasa II. Su dominio C-terminal , que combina hasta 52 repeticiones heptapeptídicas (YSPTSPS), que son necesarias para la actividad polimerasa [8] . En combinación con otras subunidades de la polimerasa, forma el dominio de unión al ADN de la polimerasa, en el que la plantilla de ADN se transcribe en ARN [9] . Esta subunidad interactúa con RPB8 [7] .
- RPB2 ( POLR2B ) es la segunda subunidad más grande que, en combinación con al menos otras dos subunidades de polimerasa, forma una estructura que mantiene el contacto entre la plantilla de ADN y el ARN recién sintetizado en el sitio activo de la enzima [10] .
- RPB3 ( POLR2C ) es la tercera subunidad más grande. Existe como un heterodímero con otra subunidad de polimerasa, POLR2J , que forma el conjunto principal. RPB3 interactúa con RPB1-5, 7, 10-12 [7] .
La subunidad B4 de la ARN polimerasa II (RPB4) , codificada por el gen POLR2D [11] , es la cuarta subunidad más grande y puede desempeñar un papel en la protección contra el estrés.
RPB5 en humanos está codificado por el gen POLR2E . Dos moléculas de esta subunidad están presentes en cada ARN polimerasa II [12] . RPB5 interactúa fuertemente con RPB1, RPB3 y RPB6 [7] .
- RPB6 ( POLR2F ) forma una estructura con al menos otras dos subunidades que estabiliza la transcripción de la polimerasa en la plantilla de ADN [13] .
RPB7 está codificado por el gen POLR2G y puede desempeñar un papel en la regulación de las funciones de la polimerasa [14] . RPB7 interactúa con RPB1 y RPB5 [7] .
- RPB8 ( POLR2H ) interactúa con las subunidades RPB1-3, 5 y 7 [7] .
- RPB9 , el surco en el que la plantilla de ADN se transcribe en ARN, consta de RPB9 ( POLR2I ) y RPB1.
- RPB10 es un producto del gen POLR2L . Interactúa con RPB1-3 y 5, y fuertemente con RPB3 [7] .
- RPB11 : la subunidad RPB11 en sí consta de tres subunidades en humanos: POLR2J (RPB11-a), POLR2J2 (RPB11-b) y POLR2J3 [15] (RPB11-c).
Asamblea
RPB3 participa en el ensamblaje de la ARN polimerasa II [16] . El subcomplejo RPB2 y RPB3 aparece poco después de la síntesis de la subunidad [16] . Este complejo interactúa posteriormente con RPB1 [16] . RPB3, RPB5 y RPB7 interactúan entre sí para formar homodímeros, y RPB3 y RPB5 juntos pueden unirse a todas las demás subunidades de RPB excepto RPB9. [7] Solo RPB1 se une fuertemente a RPB5 [7] . La subunidad RPB1 también contacta con RPB7, RPB10, aunque es más débil que con RPB8, con la que tiene contacto más efectivo [7] . Después del complejo RPB1, pueden ingresar otras subunidades como RPB5 y RPB7, donde RPB5 se une a RPB6 y RPB8 y RPB3 libera RPB10, RPB 11 y RPB12. [7] RPB4 y RPB9 solo pueden fusionarse cuando casi todo el complejo está ensamblado. RPB4 forma un complejo con RPB7 [7] .
Cinética
Una enzima puede catalizar hasta varios millones de reacciones por segundo. La velocidad de la enzima depende de la composición de la solución y la concentración del sustrato. Como otras enzimas, POLR2 tiene una curva de saturación y una tasa máxima ( V max ). Tiene K m (concentración de sustrato requerida para alcanzar la mitad de V max ) y k cat (número de moléculas de sustrato procesadas por un sitio activo por segundo). La constante especificada da k cat / K m . El máximo teórico de esta constante está en el rango de 10 8 a 10 9 (M – 1 s– 1 ), cuando cada colisión de la enzima con su sustrato conduce a un acto de catálisis. En la levadura, una mutación en el dominio Trigger-Loop de la subunidad más grande puede alterar la cinética de la enzima [17] .
El número de recambio de la ARN polimerasa II es 0,16 s - 1 de la concentración [18] . La ARN polimerasa bacteriana, un pariente de la ARN polimerasa II, cambia entre los estados inactivado y activado por translocación de ida y vuelta a lo largo del ADN [19] . Las concentraciones de [NTP] eq = 10 μM GTP, 10 μM UTP, 5 μM ATP y 2,5 μM CTP producen una tasa de elongación promedio, número de recambio, ~1 par de bases (NTP) −1 para la ARN polimerasa bacteriana [19] .
La ARN polimerasa II es inhibida por la α-amanitina [20] .
Holoenzima
La holoenzima ARN polimerasa II es una forma de ARN polimerasa II eucariótica que se recluta en células vivas en promotores de genes de proteínas [6] . Consiste en ARN polimerasa II, un subconjunto de factores de transcripción comunes y proteínas reguladoras conocidas como proteínas SRB.
La parte de ensamblaje de la holoenzima se denomina complejo de preiniciación porque su ensamblaje ocurre en el sitio del promotor del gen antes del inicio de la transcripción . El complejo mediador actúa como puente entre la ARN polimerasa II y los factores de transcripción.
Control de la estructura de la cromatina
eso[ ¿Qué? ] un resumen del mecanismo por el cual las estructuras de la cromatina y la modificación postraduccional de las histonas ayudan a regular la transcripción génica por la ARN polimerasa II, utilizando el ejemplo de las células de levadura.
Este[ ¿Qué? ] path da ejemplos de regulación en los siguientes puntos de transcripción:
- Preiniciación (promoción en Bre1, modificación de histonas).
- Iniciación (promoción TFIIH, modificación Pol II y promoción COMPASS, modificación histona).
- Alargamiento (avance a lo largo de Set2, modificaciones de histonas).
Tenga en cuenta que esto[ ¿Qué? ] se refiere a las diversas etapas de este[ ¿Qué? ] proceso como pasos regulatorios. eso[ ¿Qué? ] no se ha demostrado que sea[ quien? ] se utilizan para la regulación, pero es muy probable que esto[ ¿Qué? ] entonces.
La elongación del promotor de ARN Pol II se puede resumir en 3 clases:
- Factores dependientes del fármaco/secuencia (retraso/efecto) (varias proteínas que interfieren).
- Estructuras de cromatina orientadas a factores (modificadores de histonas postranscripcionales, como la histona metiltransferasa).
- Pol II ARN-factores que mejoran la calidad de la transcripción (varias proteínas de interferencia y cofactores de Pol II).
Complejos proteicos implicados
Factores
que se dirigen a las estructuras de la cromatina:
( (HMT (Histone Methyltransferases)):
COMPASS§† - (Complejo de proteínas relacionado con Set1) - H3 histona metilato lisina
4. Set2 - H3 histona metilato lisina 36.
(ejemplo irrelevante interesante: Dot1 *‡ - metilato de lisina 79 de la histona H3.)
(Otros): Bre1 - ubiquiniza (agrega ubiquitina ) a la lisina 123 de la histona H2B. Asociado con la preiniciación y permite la unión de ARN Pol II.
CTD ARN polimerasa
El extremo C-terminal de RPB1 se agrega para formar un dominio C-terminal (CTD). El dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa II normalmente contiene hasta 52 repeticiones de la secuencia Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser. [21] Otras proteínas a menudo se unen al dominio C-terminal de la ARN polimerasa para activar la actividad de la polimerasa. Este es un dominio de proteína que está involucrado en el inicio de la transcripción, la protección de la transcripción de ARN y la unión al empalmesoma para el empalme de ARN . [ocho]
Notas
- ↑ Meyer P. A., Ye P., Zhang M., Suh M.-H., Fu J. Fases de ARN polimerasa II usando átomos de Zn intrínsecamente unidos: un modelo estructural actualizado // Estructura: diario. - 2006. - junio ( vol. 14 , no. 6 ). - Pág. 973-982 . -doi : 10.1016/ j.str.2006.04.003 . —PMID 16765890 .
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