Преинициаторный комплекс (PIC, basal)

Для инициации транскрипции нужно, чтобы РНК-полимераза II в комплексесе с определенным набором белков (это называется основной транскрипционной машиной ) узнала на ДНК последовательность минимального промотора (core-promoter) , рис 2 svtr .

Cборка PIC начинается с присоединения TBP-фактора , связывающегося с ТАТА боксом). Этот белок входит в состав многосубъединичного фактора TFIID .

Другие факторы, которые вы видите на рис 2 svtr: 

- TFIIA - контактирует с TBP и стабилизирует его связь с ТАТА боксом. Долгое время о нем думали, что он также является основным фатором инициации транскрипции. Однако, сейчас полагают, что он на самом деле является ко-активатором транскрипции . Он может стабилизировать TFIID-ДНК или TFIIB-TFIID-ДНК комплексы и помогать действию активаторов;

- TFIIB - связывается с TFIID и определяет точку начала транскрипции: примерно 25 - 30 пар оснований от ТАТА бокса;

- TFIIE - ответственен за присоединение TFIIH к PIC. Он также модулирует геликазную и протеинкиназную активности TFIIH;

- TFIIH - обеспечивает геликазную и протеинкиназную активности, необходимые для расплетания ДНК в районе инициации и фосфорилирования С- концевого домена (С-terminal domain, CTD) РНК-полимеразы, участвует также в репарации. TFIIH как бы интегрирует процесс передачи сигнала о повреждении ДНК к машине, управляющей клеточным циклом.

Возможно, что два фактора TFIIE и TFIIH нужны для перевода иницирующего комплекса в элонгирующий.

Дальнейшая последовательность сборки PIC такова. После связываания ТВР в составе TFIID с ТАТА боксом к этому комплексу присоединяется фактор транскрипции TFIIB . В свою очередь этот новый комплекс может присоединить последовательно, как это показано на рисунке, РНК-полимеразу (дефосфорилированная форма А) в комплексе с TFIIF , TFIIE и TFIIH .

В результате образуется полный PIC (его также называют основным (basal) инициационным комплексом ).

Образование PIC служит сигналом того, что ген находится в активном состоянии и готов к экспрессии.

Образование PIC происходит медленно. В эту медленность большой вклад вносит медленность взаимодействия TFIID с кор-промотором. Поэтому то обстоятельство, что TFIID остается связанным с промоторм в течение многих раундов транскрипции, сильно облегчает задачу сборки PIC для нового раунда транскрипции [ Nikolov ea 1997 ].

PIC очень стабильны и могут сохраняться в течение многих циклов репликации. Чтобы началась инициация, нужна активация этого комплекса, для которой нужна энергия. Энергия получается за счет гидролиза АТР. PIC обеспечивает точную инициацию транскрипции. Факторы, которые участвуют в его образовании, называют основными инициационными факторами (general intiation factors). Этот комплекс достаточен, чтобы обеспечить транскрипцию с сильных промоторов.

Первым с TATA-последовательностью промотора взаимодействует белковый комплекс TFIID (transcription factor II D) , в состав которого входят белок, связывающий TATA-последовательность (TBP) , а также еще по меньшей мере девять белковых субъединиц (Рис. 2 svtr). Белок TBP необходим и для осуществления транскрипции РНК-полимеразами I и III, он является универсальным фактором транскрипции у эукариот. Взаимодействие TBP с TATA- последовательностью характеризуется значительным изменением структуры ДНК в этом месте, сопровождаемым частичным разворачиванием двойной спирали. После взаимодействия с TATA- последовательностью TFIID приобретает способность ассоциироваться с факторами TFIIA и TFIIB . Присутствие TFIIB делает возможным вхождение РНК-полимеразы II в прединициационный комплекс. 

Присоединение РНК-полимеразы II к комплексу сопровождается связыванием с ней дополнительных факторов TFIIE , TFIIF , TFIIH и TFIIJ , что завершается образованием так называемого закрытого прединициационного комплекса (Рис. 2 svtr).

Свое название комплекс получил благодаря тому, что участок ДНК промотора, входящий в его состав, в основном сохраняет свою исходную вторичную структуру - обе цепи ДНК связаны друг с другом водородными связями. В инициационном комплексе происходит локальное плавление, т.е. раскрытие соответствующего участка ДНК, и комплекс становится способным к инициации транскрипции.

Аминокислотные последовательности отдельных субъединиц факторов TFIIB, TFIIE и TFIIF обнаруживают явную гомологию с последовательностями сигма70-фактора РНК-полимеразы E.coli . Это может указывать на определенную общность функций и эволюционного происхождения про- и эукариотических факторов транскрипции.

После сборки прединициационный закрытый комплекс претерпевает температурно-зависимые конформационные изменения, что необходимо для образования активного инициирующего транскрипционного комплекса. Этот процесс исследован на РНК-полимеразе E.coli in vitro.Показано, что в закрытом комплексе холофермент РНК-полимеразы E.coli взаимодействует с молекулой ДНК лишь с одной ее стороны, тогда как в промежуточном и открытом комплексах бета- и бета'-субъединицы РНК-полимеразы полностью охватывают молекулу ДНК в окрестностях точки инициации транскрипции.

Конформационный переход промежуточного прединициационного комплекса в открытый сопровождается локальным плавлением двойной спирали ДНК между нуклеотидами в положениях -10 и +3 с образованием коротких одноцепочечных участков ДНК. При наличии открытого инициационного комплекса в присутствии четырех рибонуклеозидтрифосфатов может происходить инициация транскрипции, сопровождаемая синтезом коротких (до 7-8 нуклеотидов) олигорибонуклеотидов, непрерывно освобождающихся из транскрипционного комплекса в том случае, если синтез РНК не может быть продолжен (например, из-за отсутствия очередного нуклеотида). Эта стадия синтеза РНК получила название абортивной транскрипции . После синтеза РНК длиной более девяти нуклеотидов фермент покидает промотор, у РНК-полимеразы E.coli происходит отделение сигма-фактора от инициационного комплекса, формируется стабильный элонгирующий комплекс, и реакция транскрипции вступает в фазу элонгации .

Ссылки: