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Die große Mission kleiner RNAs: Wie unterstützt die RNA-Polymerase III die DNA-Reparatur?
In eukaryotischen Zellen ist die RNA-Polymerase III (kurz Pol III) ein Schlüsselprotein, das für die Transkription von DNA in 5S-ribosomale RNA, Transfer-RNA (tRNA) und andere kleine RNAs verantwortlich ist. Diese von der RNA-Polymerase III transkribierten Gene gehören zur Kategorie der „Basisgene“, deren Expression in allen Zelltypen und unter den meisten Umweltbedingungen essentiell ist. Daher hängt die Regulierung der Pol III-Transkription hauptsächlich mit der Regulierung des Zellwachstums und des Zellzyklus zusammen und erfordert daher weniger regulatorische Proteine als die RNA-Polymerase II. Unter Stressbedingungen hemmt das Maf1-Protein jedoch die Aktivität von Pol III, während Rapamycin die Funktion von Pol III hemmt, indem es direkt auf TOR abzielt.
Transkriptionsprozess
Der Transkriptionsprozess (unabhängig von der verwendeten Polymerase) erfolgt in drei Hauptphasen:
- Initiation: Der RNA-Polymerasekomplex muss auf dem Promotor des Gens aufgebaut werden
- Erweiterung: Synthese von RNA-Transkripten
- Terminierung: Abschluss der RNA-Transkription und Demontage des RNA-Polymerasekomplexes
Startvorgang
Im Vergleich zu Pol II benötigt Pol III keine Kontrollsequenzen vor dem Gen und basiert normalerweise auf internen Kontrollsequenzen, d. h. Sequenzen in der Transkriptionsregion. Die Initiierung von Pol III wird in drei Kategorien unterteilt, entsprechend der Initiierung von 5S rRNA, tRNA und U6 snRNA.„TFIIIB besteht aus drei Untereinheiten: TATA-Bindungsprotein (TBP), TFIIB-assoziierter Faktor (BRF1 oder BRF2) und B-Duplikatprotein (BDP1).“
Klasse I: 5S rRNA-Initiation
Während des 5S-rRNA-Geninitiierungsprozesses (Kategorie I) bindet TFIIIA zuerst an die C-Region der 5S-rRNA-Kontrollsequenz, die sich in der transkribierten DNA-Sequenz befindet, und dann bringt TFIIIC TFIIIB ein und baut Pol III zusammen.
Klasse II: tRNA-Initiation
Zur Initiation durch tRNA (Klasse II) bindet TFIIIC an die Kontrollsequenzen A und B und positioniert TFIIIB so, dass es DNA an der Transkriptionsstartstelle binden kann.
Klasse III: U6 snRNA-Initiation
Während der Initiierung von U6-snRNA (Kategorie III) bindet SNAPc an Sequenzen vor der Initiierungsstelle, ein Prozess, der durch Pol-II-Transkriptionsfaktoren verstärkt wird und letztendlich die Zusammensetzung von TFIIIB fördert.
Verlängerungsprozess
TFIIIB bindet weiterhin an DNA, nachdem Pol III die Transkription initiiert hat, was sich von den meisten wesentlichen Transkriptionsfaktoren für die Pol II-Transkription unterscheidet, was zu einer hohen Neustartrate von Pol III-transkribierten Genen führt.
„Eine Studie an Saccharomyces cerevisiae ergab, dass die durchschnittliche Rate der RNA-Kettenverlängerung 21 bis 22 Nukleotide pro Sekunde betrug.“
Prozess beenden
Pol III beendet die Transkription bei kleinen Polyharnstoffen (5 bis 6 U), und obwohl die Verwendung einer Haarnadel bei Eukaryoten nicht erforderlich ist, kann ihre Anwesenheit die Terminierungseffizienz verbessern.
Kleine RNA-Transkription
Zu den von RNA-Polymerase III transkribierten RNAs gehören:
- Transfer-RNA (tRNA)
- 5S ribosomale RNA
- U6-spleißosomale RNA
- RNase P und RNase MRP RNA
- 7SL-RNA (RNA-Komponente des Signalerkennungspartikels)
- Mehrere Mikro-RNAs
- Kleine nukleoläre RNA
- Mehrere genregulatorische Antisense-RNAs
RNA-Polymerase III scheint für die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen durch homologe Rekombination essentiell zu sein. Es fördert die Bildung vorübergehender RNA-DNA-Hybride an Doppelstrangbrüchen, einem wesentlichen Zwischenschritt bei der durch homologe Rekombination vermittelten Reparatur von Doppelstrangbrüchen.
„Dieser Schritt schützt das 3'-Ende des DNA-Strangs vor Abbau und der RNA-Strang wird anschließend durch das RAD51-Protein ersetzt.“
In einer sich ständig verändernden biologischen Umgebung gibt die RNA-Polymerase III den Weg zum Schutz zellulärer Prozesse vor und spielt in Zusammenarbeit mit der DNA-Reparatur eine unverzichtbare Rolle. Haben Sie sich jemals gefragt, wie wichtig die Aufgaben, die diese kleinen RNAs in Zellen erfüllen, für die allgemeine Genomstabilität sind?
