Реитеративный синтез гомополимеров РНК-полимеразами
Молекулы РНК, обычно синтезируемые РНК-полимеразами, строго комплементарны транскрибируемым участкам матричной РНК. Однако в редких случаях in vivo, а также в определенных искусственных условиях РНК-полимеразы способны осуществлять так называемый реитеративный синтез гомополимеров, во время которого молекула РНК-полимеразы, многократно проскальзывая вдоль короткой гомополимерной последовательности (transcriptional slippage) , синтезирует длинные комплементарные этой последовательности гомополимеры - поли(А), поли(U) или поли(С). Размеры образующихся при этом гомополимерных продуктов могут более чем в 10-20 раз превышать длину матричной последовательности.
Реитеративный синтез протекает особенно эффективно на одноцепочечных ДНК в присутствии ионов Mn2+ вместо Mg2+ и необходимого рибонуклеозидтрифосфата. Если же олигонуклеотидная последовательность матрицы включена в случайную последовательность, то реитеративного синтеза не происходит при наличии в реакционной смеси кроме нуклеотида, составляющего гомополимер, других рибонуклеозидтрифосфатов. Это обусловлено пребыванием тройного комплекса в состоянии обычной элонгации.
Реитеративный синтез гомополимеров РНК-полимеразами может происходить как во время инициации транскрипции, так и в фазе элонгации. При инициации РНК-полимераза может начинать реитеративный синтез при наличии в окрестностях точки инициации транскрипции гомополимера длиной в 3 и даже 2 нуклеотида. Во время элонгации РНК-полимераза предпочитает осуществлять реитеративный синтез на более длинных гомополимерных последовательностях. В двух исследованных случаях элонгирующая РНК-полимераза E.coli осуществляла реитеративный синтез поли(A) или поли(U) на последовательностях, состоящих из dT или dA, длиной в 10 нуклеотидов. Несмотря на то, что реитеративный синтез гомополимеров является редким событием in vivo, он выполняет определенные функции в регуляции транскрипции.
Показано, что проскальзывание РНК-полимеразы вдоль гомополимерных последовательностей матрицы может быть механизмом, изменяющим рамки считывания мРНК при трансляции, редактирующим генетическую информацию мРНК, осуществляющим присоединение к РНК поли(А)-хвостов и 5'-концевых последовательностей к вирусным РНК, а также регулирующим инициацию транскрипции некоторых бактериальных оперонов (например, pyrBI или codBA ).
Нерегулируемый реитеративный синтез внутри кодирующих частей генов таит опасность для их экспрессии, поэтому предполагают, что гомополимерные последовательности в транскрипционных единицах являются мишенью для эволюционного отбора, который их элиминирует. Компьютерный анализ последовательностей нуклеотидов E.coli показал отсутствие достаточно протяженных гомополимеров в кодирующих частях генов и их наличие в некодирующих последовательностях бактериального генома.
