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P-TEFb

Figura 1. Control de elongación por la ARN polimerasa II. La pol II queda bajo el control de factores de elongación negativos (DSIF y NELF) poco después de la iniciación. P-TEFb media una transición hacia la elongación productiva mediante la fosforilación de los dos factores negativos y la polimerasa y está regulada por asociación con el snRNP 7SK.

El factor de elongación de transcripción positiva, P-TEFb , es un complejo multiproteico que desempeña un papel esencial en la regulación de la transcripción por la ARN polimerasa II (Pol II) en eucariotas. [1] Inmediatamente después de la iniciación, la Pol II queda atrapada en posiciones de pausa proximales al promotor en la mayoría de los genes humanos (Figura 1). [2] [3] P-TEFb es una quinasa dependiente de ciclina que puede fosforilar el factor inductor de sensibilidad DRB ( DSIF ) [4] y el factor de elongación negativa (NELF), [5] así como el dominio carboxilo terminal de la subunidad grande de Pol II [6] y esto causa la transición a la elongación productiva que conduce a la síntesis de ARNm. P-TEFb está regulado en parte por una asociación reversible con el snRNP 7SK . [7] El tratamiento de células con los inhibidores de P-TEFb DRB o flavopidirol conduce a la pérdida de la producción de ARNm y, en última instancia, a la muerte celular. [6] [8]

Descubrimiento, composición y estructura

Figura 2. Estructura de P-TEFb unido por Tat del VIH. PDB ID: 3MIA Cdk9 (azul), ciclina T1 (cian), Tat (naranja), ATP (magenta), magnesio (violeta), átomos de zinc (amarillo).

P-TEFb fue identificado y purificado como un factor necesario para la generación de transcripciones de larga duración utilizando un sistema de transcripción in vitro derivado de células de Drosophila. [9] Es una quinasa dependiente de ciclina que contiene la subunidad catalítica, Cdk9 , y una subunidad reguladora, ciclina T en Drosophila. [10] En humanos existen múltiples formas de P-TEFb que contienen Cdk9 y una de varias subunidades de ciclina, ciclina T1, T2 y K. [11] [12] P-TEFb se asocia con otros factores, incluida la proteína de bromodominio BRD4 , [13] y se encuentra asociada con un gran complejo de proteínas llamado complejo de súperelongación. [14] [15] Es importante destacar que, en el caso del virus del SIDA, el VIH , la proteína Tat del VIH se dirige a P-TEFb [16], lo que evita el control celular normal de P-TEFb y lleva directamente a P-TEFb a la polimerasa en pausa proximal al promotor en el genoma del VIH. [17] [18]

Las estructuras de P-TEFb humano que contiene Cdk9 y ciclina T1 y el complejo Tat•P-TEFb del VIH se han resuelto mediante cristalografía de rayos X. La primera estructura resuelta demostró que las dos subunidades estaban dispuestas como se ha encontrado en otras quinasas dependientes de ciclina. [19] Se introdujeron inadvertidamente tres sustituciones de aminoácidos en las subunidades utilizadas para la estructura original y una determinación posterior de la estructura utilizando las secuencias correctas demostró la misma estructura general excepto por unos pocos cambios significativos alrededor del sitio activo. [20] La estructura de Tat del VIH unida a P-TEFb demostró que la proteína viral forma contactos extensos con la subunidad de ciclina T1 (Figura 2). [20]

Regulación de P-TEFb

Figura 3. Asociación reversible de P-TEFb con el snRNP 7SK. P-TEFb es liberado del snRNP 7SK por Brd4 o Tat del VIH. HEXIM es expulsado y las dos proteínas son reemplazadas por hrRNP. El proceso inverso requiere otros factores desconocidos.

Debido a su papel central en el control de la expresión génica eucariota, P-TEFb está sujeto a una regulación estricta a nivel de transcripción de los genes que codifican las subunidades, traducción de los ARNm de las subunidades, recambio de las subunidades y también por un mecanismo inusual que involucra al 7SK snRNP. [7] Como se muestra en la Figura 3, P-TEFb se mantiene en el 7SK snRNP por la proteína de unión al ARN bicatenario HEXIM ( HEXIM1 o HEXIM2 en humanos). HEXIM unido al ARN 7SK o cualquier ARN bicatenario se une a P-TEFb e inhibe la actividad de la quinasa. [21] [22] Siempre se encuentran otras dos proteínas asociadas con el ARN 7SK. La enzima MEPCE que protege la fosfatasa de metilo coloca un grupo metilo en el fosfato gamma del primer nucleótido del ARN 7SK [23] y la proteína relacionada con La LARP7 se une al extremo 3' del 7SK. [24] [25] Cuando se extrae P-TEFb del snRNP 7SK, el ARN 7SK sufre un cambio de conformación, se expulsa HEXIM y los hnRNP toman el lugar de los factores eliminados. [7] El secuestro de P-TEFb requiere otro reordenamiento del ARN, la unión de HEXIM y luego P-TEFb. En células de rápido crecimiento, el snRNP 7SK es la forma predominante de P-TEFb. Para revisión. [26]

Referencias

  1. ^ Zhou Q, Li T, Price DH. Control de elongación de la ARN polimerasa II. Annu Rev Biochem 2012.
  2. ^ Rahl PB, Lin CY, Seila AC, Flynn RA, McCuine S, Burge CB, et al. c-Myc regula la liberación de la pausa transcripcional. Cell 2010; 141:432-45.
  3. ^ Cheng B, Li T, Rahl PB, Adamson TE, Loudas NB, Guo J, et al. Asociación funcional de Gdown1 con la ARN polimerasa II en genes humanos. Mol Cell 2012; 45:38-50.
  4. ^ Wada T, Takagi T, Yamaguchi Y, Ferdous A, Imai T, Hirose S, et al. DSIF, un nuevo factor de elongación de la transcripción que regula la procesividad de la ARN polimerasa II, está compuesto por homólogos humanos de Spt4 y Spt5. Genes Dev 1998; 12:343-56.
  5. ^ Yamaguchi Y, Takagi T, Wada T, Yano K, Furuya A, Sugimoto S, et al. NELF, un complejo multisubunidad que contiene RD, coopera con DSIF para reprimir la elongación de la ARN polimerasa II. Cell 1999; 97:41-51.
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  8. ^ Chao SH, Price DH. El flavopiridol inactiva P-TEFb y bloquea la mayor parte de la transcripción de la ARN polimerasa II in vivo. J Biol Chem 2001; 276:31793-9.
  9. ^ Marshall NF, Price DH. Purificación de P-TEFb, un factor de transcripción necesario para la transición a la elongación productiva. J Biol Chem 1995; 270:12335-8.
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  11. ^ Fu TJ, Peng J, Lee G, Price DH, Flores O. La ciclina K funciona como una subunidad reguladora de CDK9 y participa en la transcripción de la ARN polimerasa II. J Biol Chem 1999; 274:34527-30.
  12. ^ Peng J, Zhu Y, Milton JT, Price DH. Identificación de múltiples subunidades de ciclina de P-TEFb humano. Genes Dev 1998; 12:755-62.
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