Iniciación abortiva
La iniciación abortiva , también conocida como transcripción abortiva , es un proceso temprano de la transcripción genética en el que la ARN polimerasa se une a un promotor de ADN y entra en ciclos de síntesis de transcripciones cortas de ARNm que se liberan antes de que el complejo de transcripción abandone el promotor. Este proceso ocurre tanto en eucariotas como en procariotas . La iniciación abortiva se estudia típicamente en las ARN polimerasas T3 y T7 en bacteriófagos y en E. coli .
Proceso general
La iniciación abortiva ocurre antes de la eliminación del promotor . [1]
- La ARN polimerasa se une al ADN promotor para formar un complejo cerrado ARN polimerasa-promotor
- Luego, la ARN polimerasa desenrolla una vuelta de ADN que rodea el sitio de inicio de la transcripción para producir un complejo abierto ARN polimerasa-promotor.
- La ARN polimerasa entra en ciclos abortados de síntesis y libera productos de ARN cortos (que contienen menos de 10 nucleótidos)
- La ARN polimerasa escapa del promotor y entra en el paso de elongación de la transcripción.
Mecanismo
La iniciación abortiva es un proceso normal de transcripción y ocurre tanto in vitro como in vivo . [2] Después de cada paso de adición de nucleótidos en la transcripción inicial, la ARN polimerasa, de manera aleatoria, puede continuar en la vía hacia el escape del promotor (iniciación productiva) o puede liberar el producto de ARN y revertir al complejo abierto ARN polimerasa-promotor (iniciación abortiva). Durante esta etapa temprana de la transcripción, la ARN polimerasa entra en una fase durante la cual la disociación del complejo de transcripción compite enérgicamente con el proceso de elongación. El ciclo abortivo no es causado por una unión fuerte entre el complejo de iniciación y el promotor. [3]
Aplastamiento de ADN
Durante muchos años, el mecanismo por el cual la ARN polimerasa se mueve a lo largo de la cadena de ADN durante la iniciación abortiva permaneció esquivo. Se había observado que la ARN polimerasa no escapaba del promotor durante la iniciación de la transcripción, por lo que se desconocía cómo la enzima podía leer la cadena de ADN para transcribirla sin moverse corriente abajo . En la última década, los estudios han revelado que la iniciación abortiva implica el aplastamiento del ADN, en el que la ARN polimerasa permanece estacionaria mientras desenrolla y tira del ADN corriente abajo hacia el complejo de transcripción para pasar los nucleótidos a través del sitio activo de la polimerasa, transcribiendo así el ADN sin moverse. Esto hace que el ADN desenrollado se acumule dentro de la enzima, de ahí el nombre de "aplastamiento" del ADN. En la iniciación abortiva, la ARN polimerasa rebobina y expulsa la porción corriente abajo del ADN desenrollado, liberando el ARN y volviendo al complejo abierto ARN polimerasa-promotor; Por el contrario, en la iniciación productiva, la ARN polimerasa rebobina y expulsa la porción anterior del ADN desenrollado, rompiendo las interacciones entre la ARN polimerasa y el promotor, escapando del promotor y formando un complejo de elongación de transcripción. [1] [4]
Un artículo de 2006 que demostró la participación del aplastamiento del ADN en la transcripción inicial propuso la idea de que el estrés incurrido durante el aplastamiento del ADN proporciona la fuerza impulsora tanto para la iniciación abortiva como para la iniciación productiva. [4] Un artículo complementario publicado el mismo año confirmó que el aplastamiento detectable del ADN ocurre en el 80% de los ciclos de transcripción, y en realidad se estima que es del 100%, dada la limitación de la capacidad para detectar el aplastamiento rápido (el 20% de los aplastamientos tienen una duración de menos de 1 segundo). [1]
Un artículo de 2016 mostró que la compresión del ADN también ocurre antes de la síntesis de ARN durante la selección del sitio de inicio de la transcripción. [5]
Función
No existen funciones ampliamente aceptadas para las transcripciones de ARN truncadas resultantes. Sin embargo, un estudio de 1981 encontró evidencia de que existía una relación entre la cantidad de transcripciones abortadas producidas y el tiempo hasta que se producen con éxito cadenas largas de ARN. Cuando la ARN polimerasa experimenta una transcripción abortada en presencia de ATP, UTP y GTP, se forma un complejo que tiene una capacidad mucho menor para el reciclaje abortivo y una tasa mucho mayor de síntesis de la transcripción de ARN de longitud completa. [6] Un estudio de 2010 encontró evidencia de que estas transcripciones truncadas inhiben la terminación de la síntesis de ARN por un terminador intrínseco dependiente de la horquilla de ARN . [7]
Véase también
Referencias
- ^ abc Revyakin A, Liu C, Ebright RH , Strick TR (2006). "La iniciación abortiva y la iniciación productiva por la ARN polimerasa implican el aplastamiento del ADN". Science . 314 (5802): 1139–43. Bibcode :2006Sci...314.1139R. doi :10.1126/science.1131398. PMC 2754787 . PMID 17110577.
- ^ Goldman S, Ebright RH , Nickels B (2009). "Detección directa de transcripciones de ARN abortivas in vivo". Science . 324 (5929): 927–928. Bibcode :2009Sci...324..927G. doi :10.1126/science.1169237. PMC 2718712. PMID 19443781 .
- ^ Martin CT, Muller DK, Coleman JE (1988). "Procesividad en etapas tempranas de transcripción por la ARN polimerasa T7". Bioquímica . 27 (11): 3966–74. doi :10.1021/bi00411a012. PMID 3415967.
- ^ ab Kapanidis AN, Margeat E, Ho SO, Kortkhonjia E, Weiss S, Ebright RH (2006). "La transcripción inicial por la ARN polimerasa procede a través de un mecanismo de compresión del ADN". Science . 314 (5802): 1144–7. Bibcode :2006Sci...314.1144K. doi :10.1126/science.1131399. PMC 2754788 . PMID 17110578.
- ^ Winkelman JT, Vvedenskaya IO, Zhang Y, Zhang Y, Bird JG, Taylor DM, Gourse RL, Ebright RH, Nickels BE (2016). "Enlace cruzado proteína-ADN multiplexado: scrunching en la selección del sitio de inicio de la transcripción". Science . 351 (6277): 1090–3. Bibcode :2016Sci...351.1090W. doi :10.1126/science.aad6881. PMC 4797950 . PMID 26941320.
- ^ Munson LM, Reznikoff WS (1981). "Iniciación abortiva y síntesis de ácido ribonucleico de larga duración". Bioquímica . 20 (8): 2081–5. doi :10.1021/bi00511a003. PMID 6165380.
- ^ Lee S, Nguyen HM, Kang C (2010). "Pequeñas transcripciones de iniciación abortiva ejercen actividad antiterminación en un terminador intrínseco dependiente de la horquilla de ARN". Nucleic Acids Res . 38 (18): 6045–53. doi :10.1093/nar/gkq450. PMC 2952870 . PMID 20507918.
