真核生物RNA聚合酶II的研究进展

第25卷第4期2005年8月

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国际病理科学与临床杂志

JournalofInternationalPathologyandClinicalMedicine

Vol.25　No.4Aug.　2005

真核生物RNA聚合酶II的研究进展

杨　宁　综述　　肖桂林　审校

(中南大学附属湘雅医院急诊科,湖南长沙410078)

摘要:真核生物的基因表达是一个复杂的过程,。在真核生物的3种RNA聚合酶中,又以RNA聚合酶II的作用最大,对生物的多样性及生命的存在均有重要的意义。

关键词:RNA聚合酶II;　中图分类号:Q55:文章编号:1673-2588(2005)0420333203

　　自从1958年DNA的

RNA聚合酶(DNA2dependentRNApolymerase)以来,人类在真核生物中已发现有3种RNA聚合酶,它们在基因表达的过程中扮演着很重要的角色。其中,RNA聚合酶II(转录生成hnRNA和mRNA)被认为是真核生物中最活跃、最复杂的RNA聚合酶。近年来,由于应用先进的物理化学技术,对RNA聚合酶II(RNApolymeraseII,POLII)的研究已取得了不少的进展。

1　RNA聚合酶II的结构组成

目前研究较成熟的是酵母RNA聚合酶II,其分子质量为500kD,由12个亚单位(Rpb1～12)组成,分别由RPB1～RPB12基因所编码,这12个亚单位

[3]

在真核细胞中高度保守。它能分解成为一个由10个亚单位组成的酶核心和一个由Rpb4和Rpb7组成的二聚体。近来,科学家已获得了这12个亚单位的三维晶体结构。

事实上,人类RNA聚合酶II中的6个亚单位在功能上相当于酵母中的类似结构。RNA聚合酶II中,2个最大的亚单位Rpb1(～200kD)和Rpb2(～

[4]

150kD)是高度保守的亚单位。而且,Rpb1和Rpb2分别与细菌RNA聚合酶的β′和β亚单位有类似之处。Rpb1,Rpb2和细菌的β′,β亚单位在一个保守的区域有相似的序列,在Rpb1指定为A到H,在Rpb2指定为A到I。在所有已研究的真核生物中,其RNA聚合酶II的2个最大亚基均表现为这种

β′β的结构相似导致其结构相似。Rpb1/和Rpb2/

功能相似。Rpb1和β′亚基参与DNA的结合,而

[1,2]

Rpb2和β亚基则用于与核苷底物的结合。Rpb3与

细菌RNA聚合酶α亚单位有关。RNA聚合酶II中

没有亚单位表现出与细菌RNA聚合酶的σ亚单位相似,但已证实σ亚单位与某些通用转录因子(gen2eraltranscriptionfactors,GTFs)在结构和功能上相[5]

似。

Rpb1,Rpb2,Rpb3和Rpb11与RNA聚合酶I

和III的亚单位同源。Rpb5,Rpb6,Rpb8,Rpb10和Rpb12是3种RNA聚合酶共有的。仅Rpb4,Rpb7和Rpb9为RNA聚合酶II所特有。因此,3种RNA聚合酶均由共有的和特有的亚单位装配而成。编码酵母RNA聚合酶II的10个亚单位的基因是必不可少的,它们对细胞的生存能力有影响,仅仅RPB4和RPB9是非必需的,而任何基因的删除将导致在生长

[4]

过程中的条件性显型。

Rpb4和Rpb7在功能上有相关性。这2个亚单位能够从RNA聚合酶II中分离出来,而从一个Rpb4无效突变异种中分离提取的RNA聚合酶II缺

乏Rpb7。一些研究结果已阐明Rpb4和Rpb7在转录起始中的功能,它们能够在RNA聚合酶II分子间

[6]

往返穿梭。在温度升高或在营养缺乏的条件下,Rpb4突变异种充分展现出减慢的生长速度,这说明Rpb4能加强RNA聚合酶II的耐受力。

真核生物mRNA的合成由RNA聚合酶II来承担。在转录过程中,RNA聚合酶II需要与各种不同的因子(存在时间短暂)协同作用,其中包括基本转录因子(如TFIIB,2D,2E,2F,和2H等)、延长因子和

[7]

一些多蛋白因子(对转录终止等起作用)。因此,

3收稿日期:2005205211　　　修回日期:2005207202

作者简介:杨宁(19802),男,湖南长沙人,硕士研究生,主要从事急性中毒的研究。

　第4期国际病理科学与临床杂志　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第25卷　

对转录过程机制的认识还需要RNA聚合酶II及其转录因子共同的结构信息。但由于RNA聚合酶II复合物分子较大及其存在时间短暂的特征,导致对其结构的分析研究有很大困难。2000年已获得RNA聚合酶II和RNA聚合酶II结合一个转录因子

[8,9]

的晶体模型,这为今后深入研究转录的分子机制奠定了基础。

2　RNA聚合酶II的调节

质的相互作用能增强结合在启动子上的转录器的稳定性。于是,通过多种蛋白质的相互作用,就可以增强RNA聚合酶II各组份的聚集,从而启动转录。2.2　延长阶段　　曾经认为,转录延长仅由DNA模板链、RNA聚合酶II,、被精确调节的过程,其中一类SII。RNA聚合酶II转,它通过复活被捕捉的RNA聚合酶II促进RNA链的延长。另一个参与调节捕捉RNA聚合酶的因子是PTEF2b,这个延长因子被认为能够使C2末端区域(C2terminaldomain,CTD)磷酸化,这种由PTEF2b导致CTD的变化从转录的起始到延长过程

真核生物拥有5000到50000个基因,布在染色质上。RNA聚合酶II而启动基因转录,5′端。,而真核细胞平均每200子。RNA聚合酶II必须准确找到启动子,才能开始转录并在完整的基因编码区域延长,直到转录终止。研究表明纯化的RNA聚合酶II并不能选择性地在启动子上开始转录,这说明除了RNA聚合酶II外,尚有其他因子参与转录过程,并对RNA聚合酶II进

[10]

行直接或间接的调节。对聚合酶的调节可分为抑制和激活两种,根据转录的过程,又分为起始调节、延长调节、终止调节。2.1　起始阶段　　真核生物II类基因的转录起始是指起始复合物在启动子区的装配到起始复合物离开启动子区,在核苷三磷酸存在下生成第一个磷酸

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二脂键的过程。这 …… 此处隐藏：4877字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……