Холофермент бактериальной РНК-полимеразы

У бактерий все стадии инициации осуществляются холоферментом РНК- полимеразы (РНКП), состоящим из кор-фермента и фактора инициации - сигма-субъединицы , которая диссоциирует при переходе к элонгации транскрипции (см. " Механизмы инициации транскрипции у бактерий: общие сведения ").

Структура холофермента РНКП в целом сходна со структурой кор-фермента ( Рис. 2.2 А) ( Murakami et al., 2002b ; Vassylyev et al., 2002 ). Сигма-субъединица присоединяется к кор-ферменту со стороны главного канала . На расшифрованных трехмерных структурах холоферментов РНКП T. aquaticus и T. thermophilus видно расположение почти всех участков сигма, за исключением N-концевого района 1.1.

Сигма-субъединица содержит три структурных домена, соединенных гибкими линкерами: домен сигма2, включающий консервативные районы 1.2 и 2 и неконсервативный линкер между ними, и домены сигма3 и сигма4, образованные, соответственно, районами 3 и 4 ( Рис. 2.2 ). Во взаимодействии с кор-ферментом принимают участие все домены сигма- субъединицы. Общая площадь контактов (примерно 8000 кв. ангстрем) оказывается одной из самых больших среди известных белок-белковых комплексов. Основные взаимодействия осуществляются между консервативным районом 2 сигма и бета'СС1-элементом бета'-субъединицы ( Рис. 2.2 А). Район 1.2. и неконсервативный линкер взаимодействуют с расположенным поблизости неконсервативным участком бета'-субъединицы. Домен сигма3 оказывается "переброшен" на другую сторону главного канала и связывается с доменом бета2 бета-субъединицы у основания подвижной заслонки. Домен сигма4 помещается под flap-доменом бета-субъединицы. Район 3.2. имеет вытянутую конформацию, соединяя домены сигма3 и сигма4. Он проходит через замкнутый канал , образующийся в результате взаимодействия участка lid бета'-субъединицы с внутренней стороной домена flap бета- субъединицы. На своем пути район 3.2 образует петлю, направленную в сторону активного центра РНКП. Данная петля содержит несколько остатков заряженных аминокислот, что может играть роль в инициации транскрипции.

Связывание сигма-субъединицы вызывает значительные перестройки структуры кор-фермента РНКП, включающие перемещения пяти независимых модулей: доменов clamp, flap, бета1, бета2 и остальной части молекулы. Диаметр главного канала в холоферменте оказывается меньше диаметра дцДНК, и, следовательно, при связывании ДНК должно происходить его открывание ( Murakami et al., 2002b ; Vassylyev et al., 2002 ). В этом процессе может играть роль N-концевой район сигма-субъединицы, точное расположение которого на структуре холофермента остается неизвестным. Методами флуоресцентной спектроскопии было показано, что этот район сигма в свободном холоферменте занимает положение в передней части главного канала РНКП, в участке связывания переднего дуплекса ДНК в транскрипционных комплексах ( Mekler et al., 2002 ).

Показано, что N-концевой район сигма-субъединицы (консервативный район 1.1) действительно важен для образования открытого комплекса на многих промоторах ( Gross et al., 1998 ; Vuthoori et al., 2001 ). Кроме того, известно, что сигма-субъединица значительно снижает сродство РНКП к неспецифическим последовательностям дцДНК. Возможно, этот факт также объясняется связыванием отрицательно заряженного района 1.1 внутри главного канала РНКП (примерно треть из 90 аминокислот N-концевого участка сигма-субъединицы T. aquaticus несут отрицательный заряд) ( Young et al., 2002 ).

Ссылки:

Все ссылки