Promotory polimerazy III można podzielić na 3 grupy:

- I

- II

- III

Pierwsze 2 grupy są bardzo nietypowe, zawierają elementy istotne dla aktywności promotorów, znajdują się wewnątrz sekwencji transkrybowanych

W polimerazie III typu I – bloki A i C

W polimerazie III typu II – bloki A i B

W polimerazie III typu III – znajduje się sekwencja TATA

Polimeraza III typu III jest bardzo podobna do polimerazy II.

Jakie są etapy, które zachodzą podczas budowania kompleksu inicjującego transkrypcję?

Zjawiska zachodzące są podobne u Eucaryota i Procaryota.

Polimeraza wiąże się z promotorem i powstaje tzw. zamknięty kompleks (zamknięty kompleks promotorowy). Kompleks ten ulega konformacyjnej przemianie w tzw. kompleks otwarty, któremu powstaniu towarzyszy otwarcie cząsteczki DNA. Następnie polimeraza przesuwa się względem promotora i zaczyna się transkrypcja. Ten ostatni etap jest bardzo krytyczny dla skutecznego rozpoczęcia transkrypcji. Synteza nie zawsze dochodzi do końca, wobec czego powstaje szereg tran skryptów, które są skrócone.

Procaryota na przykładzie promotora E. coli

Polimeraza wiąże się bezpośrednio. Zdolność polimerazy do rozpoznania sekwencji promotorowej jest zależna od podjednostki 𝛔. Rdzeń enzymu bez tej podjednostki wiąże się z DNA znacznie słabiej i mniej specyficznie

Sekwencje -35 i -10.

Zmiana sekwencji -35 wpływa na interakcję polimerazy z promotorem. Zmiana sekwencji -10 wpływa na proces powstawania kompleksu otwartego.

Polimeraza wiąże się z promotorem rozpoznając sekwencję -35. Powstaje zamknięty kompleks promotorowy. Polimeraza pokrywa obszar 80 par zasad. Kompleks przekształca się w kompleks otwarty, czemu towarzyszy rozrywanie wiązań wodorowych najpierw od -10. Dochodzi do zmian konformacyjnych. Podjednostka 𝛔 oddysocjowuje. Rozpoczyna się transkrypcja. Zachodzą kolejne zmiany konformacyjne. Polimeraza oddziałuje z DNA na odcinku 30 par zasad.

Eucaryota na przykładzie promotora polimerazy II

Sprawa tutaj jest bardziej skomplikowana.

Transkrypty tej polimerazy odpowiadają transkryptom białek.

Polimeraza nie oddziałuje bezpośrednio z sekwencjami promotora.

Czynnik TFIID (transcription factor, współpracuje z polimerazą II) należy do podstawowych czynników transkrypcyjnych GTF.

Czynniki GTF to grupa białek, które współpracują z polimerazą II przy formowaniu kompleksu transkrybującego.

TFIID – białko, które wiąże się z promotorem eukariotycznym, jest białkiem złożonym, składa się z białka TBP (białko wiążące sekwencje TATA), oprócz tego wchodzi jeszcze 12 białek TAF. (czynnik białkowy zasocjowany z białkiem wiążącym sekwencje TATA).

TBP wiąże sekwencje TATA. Cząsteczka DNA ulega silnemu odkształceniu. Tworzy się platforma, dzięki czemu mogą przyłączyć się dalsze elementy.

Białka TAF

Ich liczba zależna jest od promotora, oddziałują z inną grupą białek (probably) TIC – Rozpoznają sekwencje INR.

Cokolwiek to wszystko oznacza. :D

Białka TAF – oprócz inicjacji transkrypcji biorą udział w regulacji cyklu rozwojowego oraz powstawaniu gamet u zwierząt, 5 białek z tej grupy znajduje się sekwencje SAGA.

Białka TAF mają charakterystyczną strukturę 3-rzędową, występują charakterystyczne elementy histonów.

Histony H3 i H4 tworzą centralny tetramer rdzenia nukleosomu.

Jak się to wszystko dzieje?

1. Inicjacja

2. Wiązanie czynnika TFIIB – powstaje miejsce kotwiczące polimerazę

3. Przyłącza się polimeraza, która przyłącza się czynnik TFIIF

4. Wiązanie TFIIE i TFIIH

Jest to proces sekwencyjny i pośredni.

TFIIH

Ma aktywność helikazy, która rozwija DNA przekształcając kompleks zamknięty w kompleks otwarty (probably).

Aktywacja kompleksu reinicjacyjnego kończy się m. in. przez fosforylację domeny CTD (carboxy terminal domain) – domena C-końcowa największej podjednostki polimerazy RNA

Po fosforylacji polimeraza może odłączyć się od kompleksu reinicjacyjnego i rozpoczyna syntezę transkryptu.

Czy dzieje się to swobodnie?

3 czynniki transkrypcyjne pozostają w kompleksie z polimerazą:

- TFIID

- TFIIA

- TFIIH

I ten kompleks ułatwia szybszą inicjację transkrypcji

Dlatego też reinicjacja jest szybsza niż inicjacja pierwotna.

Inicjacja transkrypcji przez polimerazę I i III.

Podobnie jak w polimerazie II – pośrednie działanie

W skład kompleksu preinicjacyjnego polimerazy I wchodzi sama polimeraza i 4 kompleksy białkowe.

Pierwszy z nich to kompleks UBF – składa się z 2 białek identycznych, które oddziałują z promotorem podstawowym i elementem UCR.

Czynnik UBF tworzy struktury podobne do nukleosomów.

Drugi kompleks białkowy – TJF-1B – białko TBF razem z UBF umożliwia związanie promotora z po0limerazą i 2 innych czynników białkowych – TJF-1A i TJF-1C.

Te 4 kompleksy łączą się przed przyłączeniem się polimerazy z promotorem.

Polimeraza III.

Zawsze bierze udział w inicjacji TFIIIB.

Nie wszystkie promotory posiadają sekwencję TATA.

Te, które nie mają sekwencji TATA – TBP wiąże się za pomocą TFIIIA i TFIIIC z DNA.

Regulacja inicjacji tranksyrpcji.

Proces jest regulowany na 2 poziomach:

- 1-rzędowy (pierwotny) – regulacja inicjacji transkrypcji

- 2-rzędowy

Regulacja we wczesnych etapach jest bardziej skuteczna, gdyż ekspresja może być łatwiej włączona i wyłączona.

Kontrola inicjacji transkrypcji może zachodzić na 2 sposoby:

- kontrola konstytutywna – zależy od struktury promotora, jest inherentnie wpisana w strukturę promotorową.

- kontrola regulatorowa – za pomocą białek regulatorowych.

Kontrola konstytutywna.

Różnice sekwencyjne wpływają na wydajność promotora (liczbę efektywnych inicjacji transkrypcji zachodzących w jednostce czasu).

Efektywna inicjacja – polimeraza opuszcza promotor i syntezuje transkrypt

Ilość nieudanych rozpoczęć transkrypcji – zależy od sekwencji, które otaczają miejsce startu transkrypcji.

Im bardziej sekwencja promotora jest zbliżona do sekwencji konsensusowej, tym promotor jest bardziej aktywny.

Z najsilniejszych promotorów (silnych promotorów) transkrypcja zachodzi 1000 razy częściej.

Podjednostka 𝛔

Jest kluczowa dla rozpoznania promotora. Jest istotna dla efektywnego rozpoczęcia transkrypcji.

Rola tej podjednostki wiąże się z konstytutywną kontrolą ekspresji.

Podstawową podjednostką 𝛔 jest 𝛔⁷⁰ o masie 70 kDa, która bierze udział w transkrypcji większości genów.

𝛔³² – rozpoznaje wybrane promotory, które są promotorami białek szoku cieplnego.

𝛔⁷⁰ – nie może wiązać się z białkiem szoku cieplnego

Kontrola ta nie jest precyzyjną regulacją.

Kotrola zależna od białek

1 system – operon laktozowy

Oprócz sekwencji -35 i +10 oznaczono sekwencję operatora, który jest ważny w regulacji ekspresji operonu.

Model ekspresji operonu laktozowego.

Jest on poczebny, by komórka bakteryjna mogła korzystać z alternatywnego źródła energii – laktozy.

Kiedy laktozy nie ma, operon jest nieaktywny.

Laktoza obecna – jest transportowana do wnętrza komórki przez białko, powstaje kompleks allolaktozy.

Kompleks ten nie może reagować z operatorem.

Są różne warianty tego modelu.

Niektóre represory wiążą się z korepresorem, np. aktywacja operonu tryptofanowego.

Brak tryptofanu – polimeraza wiąże się z promotorem, jest transkrybowany operon. Rep resor jest niezwiązany z DNA.

Dużo tryptofanu – rep resor tryptofanowy w postaci kompleksu z tryptofanem.

Białko CAP – wiąże się z sekwencjami położonymi powyżej sekwencji promotorów, m. in. operonu laktozowego, zwiększa wydajność inicjacji transkrypcji dzięki bezpośredniemu oddziaływaniu z polimerazą RNA.