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La grande missione dei piccoli RNA: in che modo l'RNA polimerasi III supporta la riparazione del DNA?
Nelle cellule eucariotiche, la RNA polimerasi III (in breve Pol III) è una proteina chiave responsabile della trascrizione del DNA in RNA ribosomiale 5S, RNA di trasferimento (tRNA) e altri piccoli RNA. Questi geni, trascritti dalla RNA polimerasi III, appartengono alla categoria dei "geni di base", la cui espressione è essenziale in tutti i tipi di cellule e nella maggior parte delle condizioni ambientali. Pertanto, la regolazione della trascrizione della Pol III è principalmente correlata alla regolazione della crescita cellulare e del ciclo cellulare e, pertanto, richiede meno proteine regolatrici rispetto all'RNA polimerasi II. Tuttavia, in condizioni di stress, la proteina Maf1 inibisce l'attività della Pol III, mentre la rapamicina inibisce la funzione della Pol III prendendo di mira direttamente il TOR.
Processo di trascrizione
Il processo di trascrizione (indipendentemente dalla polimerasi utilizzata) avviene in tre fasi principali:
- Inizio: il complesso della RNA polimerasi deve essere costruito sul promotore del gene
- Estensione: Sintesi di trascrizioni di RNA
- Terminazione: completamento della trascrizione dell'RNA e disassemblaggio del complesso della RNA polimerasi
Processo di avvio
Rispetto alla Pol II, la Pol III non necessita di sequenze di controllo a monte del gene e solitamente si basa su sequenze di controllo interne, cioè sequenze nella regione di trascrizione. L'inizio della Pol III è suddiviso in tre categorie, corrispondenti all'inizio di 5S rRNA, tRNA e U6 snRNA."TFIIIB è composto da tre subunità: proteina legante TATA (TBP), fattore associato a TFIIB (BRF1 o BRF2) e proteina B-duplicata (BDP1)."
Classe I: inizio dell'rRNA 5S
Durante il processo di inizio del gene 5S rRNA (categoria I), TFIIIA si lega prima alla regione C della sequenza di controllo 5S rRNA situata nella sequenza di DNA trascritto, quindi TFIIIC introduce TFIIIB e assembla Pol III.
Classe II: inizio del tRNA
Per l'inizio tramite tRNA (classe II), TFIIIC si lega alle sequenze di controllo A e B e posiziona TFIIIB per legare il DNA nel sito di inizio della trascrizione.
Classe III: inizio snRNA U6
Durante l'inizio dell'snRNA U6 (categoria III), SNAPc si lega alle sequenze a monte del sito di inizio, un processo che è potenziato dai fattori di trascrizione Pol II e che alla fine promuove l'assemblaggio di TFIIIB.
Processo di estensione
TFIIIB continua a legarsi al DNA dopo che Pol III ha avviato la trascrizione, che è diversa dalla maggior parte dei fattori di trascrizione essenziali per la trascrizione di Pol II, determinando un elevato tasso di riavvio dei geni trascritti da Pol III.
"Uno studio su Saccharomyces cerevisiae ha scoperto che la velocità media di estensione della catena di RNA era di 21-22 nucleotidi al secondo."
Terminare il processo
La Pol III termina la trascrizione a livello di piccole poliuree (da 5 a 6 U) e, sebbene l'uso di una forcina non sia richiesto negli eucarioti, la sua presenza può migliorare l'efficienza di terminazione.
Trascrizione di piccoli RNA
Gli RNA trascritti dalla RNA polimerasi III includono:
- RNA di trasferimento (tRNA)
- RNA ribosomiale 5S
- RNA spliceosomiale U6
- RNasi P e RNasi MRP RNA
- 7SL RNA (componente RNA della particella di riconoscimento del segnale)
- MicroRNA multipli
- Piccolo RNA nucleolare
- Diversi RNA antisenso regolatori dei geni
Sembra che l'RNA polimerasi III sia essenziale per la riparazione delle rotture del doppio filamento del DNA mediante ricombinazione omologa. Promuove la formazione di ibridi transitori RNA-DNA nelle rotture del doppio filamento, un passaggio intermedio essenziale nella riparazione delle rotture del doppio filamento mediata dalla ricombinazione omologa.
"Questo passaggio protegge l'estremità 3' del filamento di DNA dalla degradazione e il filamento di RNA viene successivamente sostituito dalla proteina RAD51."
In un ambiente biologico in continua evoluzione, l'RNA polimerasi III traccia il percorso per proteggere i processi cellulari e svolge un ruolo indispensabile nel collaborare con la riparazione del DNA. Ti sei mai chiesto quanto siano importanti i compiti che questi piccoli RNA svolgono nelle cellule per la stabilità complessiva del genoma?
