El factor de transcripción II B ( TFIIB ) es un factor de transcripción general que participa en la formación del complejo de preiniciación de la ARN polimerasa II (PIC) [5] y ayuda a estimular el inicio de la transcripción . TFIIB está localizado en el núcleo y proporciona una plataforma para la formación de PIC uniendo y estabilizando el complejo ADN-TBP ( proteína de unión a TATA ) y reclutando ARN polimerasa II y otros factores de transcripción. Está codificado por el gen TFIIB , [6] [7] y es homólogo al factor de transcripción B de arqueas y análogo a los factores sigma bacterianos . [8]
TFIIB es un polipéptido único de 33 kDa que consta de 316 aminoácidos . [9] TFIIB se compone de cuatro regiones funcionales: el dominio central C-terminal ; el enlazador B; el lector B y la cinta de zinc amino terminal .
TFIIB realiza interacciones proteína-proteína con la subunidad de la proteína de unión a TATA (TBP) del factor de transcripción IID , [10] [11] y la subunidad RPB1 de la ARN polimerasa II . [11]
TFIIB realiza interacciones proteína-ADN de secuencia específica con el elemento de reconocimiento B (BRE), un elemento promotor que flanquea al elemento TATA . [12] [13]
Hay seis pasos en el mecanismo de acción de TFIIB en la formación del PIC y el inicio de la transcripción: [14]
Cada una de las regiones funcionales de TFIIB interactúa con diferentes partes de la ARN polimerasa II. La cinta B amino terminal está ubicada en el dominio de acoplamiento de la ARN polimerasa II y se extiende hacia la hendidura hacia el sitio activo. Extendiendo la cinta B está el lector B que se extiende a través del túnel de salida de ARN hasta el sitio de unión del híbrido ADN-ARN y hacia el sitio activo . El enlazador B es la región entre el lector B y el núcleo B que se encuentra en la hendidura de la ARN polimerasa II y continúa por el timón y la abrazadera en espiral hasta llegar al núcleo B C terminal que se encuentra encima de la pared de ARN polimerasa II. [14] [15] El lector B y el conector B constan de residuos altamente conservados que se colocan a través del túnel de la ARN polimerasa II hacia el sitio activo y aseguran una unión estrecha, sin que se produjera la disociación de estos residuos clave. También se cree que estos dos dominios ajustan la posición de algunas de las áreas más flexibles de la ARN polimerasa II para permitir el posicionamiento preciso del ADN y permitir la adición de nuevos NTP a la cadena de ARN naciente. [16] Al unirse a la ARN polimerasa II, el lector B y el conector B provocan un ligero reposicionamiento del dominio de protrusión de la ARN polimerasa II, lo que permite que un segundo ion magnesio esencial se una al sitio activo. [17] Forma una hoja beta y un bucle ordenado que ayuda con la estabilidad de la estructura cuando se inicia la transcripción. [15]
Las conformaciones abierta y cerrada se refieren al estado del ADN y si la cadena plantilla se ha separado de la cadena que no es plantilla dentro del PIC. El lugar en el que se abre el ADN para formar la burbuja se encuentra encima de un túnel revestido por el núcleo B, el conector B y el lector B, así como por partes de la ARN polimerasa II. El conector B se encuentra directamente alineado con el punto en el que se abre el ADN [18] y en el complejo abierto se encuentra entre las dos cadenas de ADN, lo que sugiere que tiene un papel en la fusión del promotor, pero no tiene un papel en la síntesis catalítica de ARN. Aunque TFIIB mantiene una estructura similar en ambas conformaciones, algunas de las interacciones intramoleculares entre el núcleo y el lector B se interrumpen al abrir el ADN.
Después de la fusión del ADN, el iniciador de la transcripción (Inr) debe ubicarse en el ADN para que la ARN polimerasa II pueda identificar el TSS y pueda comenzar la transcripción. Esto se hace pasando el ADN a través del 'túnel de plantilla' y se escanea el ADN, buscando el Inr y colocándolo en una posición que garantice que el sitio de inicio de la transcripción esté ubicado en el lugar correcto junto al sitio activo de la ARN polimerasa. El lector B de TFIIB se encuentra en el túnel de plantilla y es importante para localizar el Inr; las mutaciones en el lector B hacen que el TSS cambie y, por lo tanto, se produzca una transcripción incorrecta [19] (aunque todavía se produce la formación de PIC y la fusión del ADN). La levadura es un ejemplo particularmente bueno de esta alineación ya que el motivo Inr de levadura tiene un residuo A estrictamente conservado en la posición 28 y en el modelo de complejo abierto se puede encontrar un residuo T complementario en la hélice del lector B. Cuando este residuo T está mutado, la transcripción fue significativamente menos efectiva, enfatizando el papel del lector B. [14]
Se cree además que el bucle lector B estabiliza los NTP en el sitio activo y, debido a su flexibilidad, permite que los ácidos nucleicos permanezcan en contacto durante la síntesis temprana de la molécula de ARN (es decir, estabiliza el híbrido de ARN-ADN en crecimiento).
Cuando la transcripción de ARN alcanza los 7 nucleótidos de longitud, la transcripción entra en la fase de elongación, cuyo comienzo se caracteriza por el colapso de la burbuja de ADN y la expulsión de TFIIB. [14] Se cree que esto se debe a que el ARN naciente choca con la hélice del conector B cuando tiene 6 bases de largo y, al alargarse aún más a 12-13 bases, chocará con el lector B y la cinta B, lo que provocará la disociación. [17] El dúplex de ADN también choca con el conector B sobre el timón (causado por el rebobinado del ADN en una doble hélice).
TFIIB está fosforilado en la serina 65 que se encuentra en el dominio lector B. Sin esta fosforilación, no se produce el inicio de la transcripción. Se ha sugerido que el factor de transcripción general TFIIH podría actuar como quinasa para esta fosforilación, aunque se necesita más evidencia para respaldarlo. Aunque TFIIB no viaja con el complejo de ARN polimerasa II a lo largo del ADN durante el alargamiento, recientemente se ha sugerido que desempeña un papel en el bucle de genes que une el promotor con el terminador del gen. [20] sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que un agotamiento en TFIIB no es letal para las células y los niveles de transcripción no se ven afectados significativamente. [21] Esto se debe a que más del 90% de los promotores de mamíferos no contienen una secuencia de caja BRE (elemento de reconocimiento B) o TATA que son necesarias para que TFIIB se una. Además de esto, se ha demostrado que los niveles de TFIIB fluctúan en diferentes tipos de células y en diferentes puntos del ciclo celular , lo que respalda la evidencia de que no es necesario para todas las transcripciones de la ARN polimerasa II. El bucle genético depende de la interacción entre los residuos de serina fosforilados que se encuentran en el dominio C terminal de la ARN polimerasa II y los factores de poliadenilación. TFIIB es necesario para la interacción de promotores con estos factores de poliadenilación , como SSu72 y CstF-64 . También se ha sugerido que tanto la formación de bucles genéticos como el colapso de la burbuja de ADN son resultado de la fosforilación de TFIIB; sin embargo, no está claro si la formación de este bucle genético es una causa o una consecuencia del inicio de la transcripción.
La ARN polimerasa III utiliza un factor muy similar al TFIIB llamado Brf (factor relacionado con TFIIB) que también contiene una cinta de zinc conservada y un núcleo C terminal. Sin embargo, la estructura diverge en la región del conector más flexible, aunque Brf todavía contiene secuencias altamente conservadas en las mismas posiciones en las que se encuentran el lector B y el conector B. Estas regiones conservadas probablemente llevan a cabo funciones similares a las de los dominios del TFIIB. La ARN polimerasa I no utiliza un factor similar al TFIIB; sin embargo, se piensa que otro factor desconocido cumple la misma función. [22] No existe un homólogo directo para TFIIB en sistemas bacterianos , pero existen proteínas que se unen a la polimerasa bacteriana de manera similar sin similitud de secuencia. En particular, la proteína bacteriana σ70 [14] contiene dominios que se unen a la polimerasa en los mismos puntos que el conector B, la cinta B y el núcleo B. Esto es especialmente evidente en la región σ 3 y en el conector de la región 4 que podría estabilizar el ADN en el sitio activo de la polimerasa. [23]
Estudios recientes han demostrado que la disminución de los niveles de TFIIB no afecta los niveles de transcripción dentro de las células; se cree que esto se debe en parte a que más del 90 % de los promotores de los mamíferos no contienen una caja BRE o TATA. Sin embargo, se ha demostrado que TFIIB es vital para la transcripción y regulación in vitro del virus del herpes simple . Se cree que esto se debe a la similitud que tiene TFIIB con la ciclina A. Para poder replicarse , los virus a menudo detienen la progresión de las células huésped a lo largo del ciclo celular, utilizando ciclinas y otras proteínas. Como TFIIB tiene una estructura similar a la ciclina A, se ha sugerido que los niveles agotados de TFIIB podrían tener efectos antivirales. [21]
Los estudios han demostrado que la unión de TFIIB a TBP se ve afectada por la longitud del tracto de poliglutamina en TBP. Los tractos extendidos de poliglutamina, como los que se encuentran en las enfermedades neurodegenerativas, provocan una mayor interacción con TFIIB. [24] Se cree que esto afecta la transcripción en estas enfermedades, ya que reduce la disponibilidad de TFIIB para otros promotores en el cerebro, ya que TFIIB interactúa con los tractos de poliglutamina expandidos.