Enzima que transcribe el ADN en pequeños ARN.
En las células eucariotas, la ARN polimerasa III (también llamada Pol III ) es una proteína que transcribe el ADN para sintetizar ARN ribosomal 5S , ARNt y otros ARN pequeños.
Los genes transcritos por RNA Pol III entran en la categoría de genes "de mantenimiento" cuya expresión es necesaria en todos los tipos de células y en la mayoría de las condiciones ambientales. Por lo tanto, la regulación de la transcripción de Pol III está ligada principalmente a la regulación del crecimiento celular y del ciclo celular y, por lo tanto, requiere menos proteínas reguladoras que la ARN polimerasa II . Sin embargo, en condiciones de estrés, la proteína Maf1 reprime la actividad de Pol III. [1] La rapamicina es otro inhibidor de Pol III a través de su objetivo directo TOR. [2]
Transcripción
El proceso de transcripción (por cualquier polimerasa) implica tres etapas principales:
- Iniciación, que requiere la construcción del complejo de ARN polimerasa en el promotor del gen.
- Elongación, la síntesis del transcrito de ARN.
- Terminación, finalización de la transcripción del ARN y desmontaje del complejo de la ARN polimerasa.
Iniciación
Pol III es inusual (en comparación con Pol II) al no requerir secuencias de control aguas arriba del gen, sino que normalmente depende de secuencias de control internas : secuencias dentro de la sección transcrita del gen (aunque ocasionalmente se observan secuencias aguas arriba, por ejemplo, el gen U6 snRNA tiene una caja TATA ascendente como se ve en Pol II Promoters).
Hay tres clases de iniciación de Pol III, correspondientes a la iniciación de 5S rRNA, tRNA y U6 snRNA. En todos los casos, el proceso comienza con la unión de los factores de transcripción a las secuencias de control y finaliza con el reclutamiento del TFIIIB (factor de transcripción para la polimerasa III B) en el complejo y el ensamblaje de Pol III . TFIIIB consta de tres subunidades: proteína de unión a TATA (TBP), un factor relacionado con TFIIB ( BRF1 o BRF2 para la transcripción de un subconjunto de genes transcritos por Pol III en vertebrados) y una unidad B-doble prima ( BDP1 ). La arquitectura general guarda similitudes con la de Pol II. [3]
Clase I
Etapas típicas en la iniciación del gen 5S rRNA (también denominado clase I):
- TFIIIA ( factor de transcripción para la polimerasa III A ) se une a la secuencia de control de ARNr 5S intragénica (que se encuentra dentro de la secuencia de ADN transcrita ), el bloque C (también denominado caja C).
- TFIIIA sirve como plataforma que reemplaza los bloques A y B para posicionar TFIIIC en una orientación con respecto al sitio de inicio de la transcripción que es equivalente a lo que se observa para los genes de ARNt.
- Una vez que TFIIIC se une al complejo TFIIIA-ADN, el ensamblaje de TFIIIB procede como se describe para la transcripción de ARNt.
Clase II
Etapas típicas en la iniciación de un gen de ARNt (también denominado clase II):
- TFIIIC ( factor de transcripción para polimerasa III C ) se une a dos secuencias de control intragénicas (que se encuentran dentro de la secuencia de ADN transcrita ), los bloques A y B (también denominados caja A y caja B).
- TFIIIC actúa como un factor de ensamblaje que posiciona a TFIIIB para unirse al ADN en un sitio centrado aproximadamente a 26 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción.
- TFIIIB es el factor de transcripción que ensambla Pol III en el sitio de inicio de la transcripción. Una vez que TFIIIB se une al ADN, TFIIIC ya no es necesario. TFIIIB también juega un papel esencial en la apertura del promotor.
Clase III
Etapas típicas en la iniciación del gen U6 snRNA (también denominado clase III) (documentadas solo en vertebrados):
- SNAPc ( complejo de proteína activadora de ARN SN ; subunidades : 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ) (también denominado PBP y PTF) se une al PSE ( elemento de secuencia próxima ) centrado aproximadamente 55 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción. Este ensamblaje es estimulado en gran medida por los factores de transcripción Pol II Oct1 y STAF que se unen a un DSE ( elemento de secuencia distal ) similar a un potenciador al menos 200 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción. Estos factores y elementos promotores se comparten entre la transcripción Pol II y Pol III de genes de ARNsn.
- SNAPc actúa para ensamblar TFIIIB en una caja TATA centrada 26 pares de bases aguas arriba del sitio de inicio de la transcripción. Es la presencia de una caja TATA la que especifica que el gen snRNA se transcribe mediante Pol III en lugar de Pol II.
- El TFIIIB para la transcripción del ARNsn U6 contiene un parálogo de Brf1 más pequeño, Brf2.
- TFIIIB es el factor de transcripción que ensambla Pol III en el sitio de inicio de la transcripción. La conservación de la secuencia predice que TFIIIB que contiene Brf2 también desempeña un papel en la apertura del promotor.
Alargamiento
TFIIIB permanece unido al ADN después del inicio de la transcripción por Pol III, a diferencia de los factores σ bacterianos y la mayoría de los factores de transcripción basales para la transcripción de Pol II. Esto conduce a una alta tasa de reiniciación transcripcional de genes transcritos con Pol III. Un estudio realizado en Saccharomyces cerevisiae encontró que la tasa promedio de elongación de la cadena era de 21 a 22 nucleótidos por segundo, siendo la más rápida de 29 nucleótidos por segundo. Estas tasas fueron comparables a las tasas de elongación de la ARN polimerasa II encontradas en un estudio in vivo realizado en Drosophila. El análisis de los pasos individuales del alargamiento de la cadena de ARN mostró que la adición de U y A a las cadenas de ARN terminadas en U era lenta. [4]
Terminación
La polimerasa III termina la transcripción en un tramo pequeño de poliUs (5-6). En eucariotas, no se requiere un bucle en horquilla , pero puede mejorar la eficiencia de la terminación en humanos. [5] En Saccharomyces cerevisiae, se encontró que la terminación de la transcripción se produjo en la secuencia T7GT6 y fue progresiva. La presencia de transcritos con cinco, seis y siete residuos U y la lenta lectura del tramo T7 sugieren que la incorporación de una sola G en la cadena de ARN sirvió para restablecer las tasas de elongación total o sustancialmente. [4]
ARN transcritos
Los tipos de ARN transcritos de la ARN polimerasa III incluyen: [6]
Papel en la reparación del ADN.
"La ARN polimerasa III parece ser esencial para la reparación recombinante homóloga de roturas de doble cadena de ADN" . [8] La ARN polimerasa III cataliza la formación de un híbrido transitorio de ARN-ADN en las roturas de doble cadena, un paso intermedio esencial en la reparación de roturas de doble cadena mediada por recombinación homóloga. [8] Este paso protege la cadena de ADN que sobresale en 3' de la degradación. [8] Después de que se forma el híbrido transitorio de ARN-ADN, la cadena de ARN se reemplaza por la proteína RAD51 , que luego cataliza el paso de invasión del ADN ss de recombinación homóloga.
Ver también
Referencias
- ^ Vannini, Alessandro; Ringel, Rieke; Kusser, Anselm G.; Berninghausen, Otto; Kassavetis, George A.; Cramer, Patricio (2010). "Base molecular de la represión de la transcripción de la ARN polimerasa III por Maf1". Celúla . 143 (1): 59–70. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.002 . hdl : 11858/00-001M-0000-0015-820B-0 . ISSN 0092-8674. PMID 20887893.
- ^ Lee, JaeHoon; Muaré, Robyn D.; Willis, Ian M. (8 de mayo de 2009). "La regulación de la transcripción de la ARN polimerasa III implica ramas dependientes e independientes de SCH9 de la vía objetivo de la rapamicina (TOR)". Revista de Química Biológica . 284 (19): 12604–12608. doi : 10.1074/jbc.c900020200 . ISSN 0021-9258. PMC 2675989 . PMID 19299514.
- ^ Han, Yan; Yan, Chunli; Fishbain, Susan; Ivanov, Ivaylo; Él, Yuan (2018). "Visualización estructural de las maquinarias de transcripción de la ARN polimerasa III". Descubrimiento celular . 4 : 40. doi : 10.1038/s41421-018-0044-z. PMC 6066478 . PMID 30083386.
- ^ ab Matsuzaki, H.; Kassavetis, GA; Geiduschek, EP (28 de enero de 1994). "Análisis de elongación y terminación de la cadena de ARN mediante la ARN polimerasa III de Saccharomyces cerevisiae". Revista de biología molecular . 235 (4): 1173-1192. doi :10.1006/jmbi.1994.1072. ISSN 0022-2836. PMID 8308883.
- ^ Verosloff, M; Corcoran, W; Dolberg, T; Leonardo, J; Suerte, J (2020). "Secuencia de ARN y determinantes estructurales de la terminación transcripcional de Pol III en células humanas" (PDF) . bioRxiv . doi :10.1101/2020.09.11.294140. S2CID 221713150.
- ^ Dieci, Giorgio; Fiorino, Gloria; Castelnuovo, Manuele; Teichmann, Martín; Pagano, Aldo (2007). "El transcriptoma de la ARN polimerasa III en expansión". Tendencias en Genética . 23 (12): 614–622. doi :10.1016/j.tig.2007.09.001. ISSN 0168-9525. PMID 17977614.
- ^ Pagano, Aldo; Castelnuovo, Manuele; Tortelli, Federico; Ferrari, Roberto; Dieci, Giorgio; Cancedda, Ranieri (2 de febrero de 2007). "Nuevas unidades transcripcionales similares a genes de ARN nuclear pequeñas como fuentes de transcripciones regulatorias". PLOS Genética . 3 (2): e1. doi : 10.1371/journal.pgen.0030001 . ISSN 1553-7404. PMC 1790723 . PMID 17274687.
- ^ abc Liu, Sijie; Hua, Yu; Wang, Jingna; Li, Lingyan; Yuan, Junjie; Zhang, Bo; Wang, Ziyang; Ji, Jianguo; Kong, Daochun (2021). "La ARN polimerasa III es necesaria para la reparación de roturas de la doble hebra del ADN mediante recombinación homóloga". Celúla . 184 (5): 1314–1329.e10. doi : 10.1016/j.cell.2021.01.048 .
