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Svelati i segreti dell'RNA polimerasi III: come viene regolata l'attività trascrizionale sotto stress?
Nelle cellule eucariotiche, l'RNA polimerasi III (Pol III in breve) è una proteina chiave responsabile della trascrizione del DNA per sintetizzare l'RNA ribosomiale 5S, l'RNA di trasferimento (tRNA) e altri piccoli RNA. Questi geni trascritti da Pol III sono geni "quotidiani", il che significa che la loro espressione è richiesta per tutti i tipi di cellule e la maggior parte delle condizioni ambientali. Pertanto, la regolazione della trascrizione di Pol III è principalmente correlata alla crescita cellulare e al ciclo cellulare e richiede meno proteine regolatrici rispetto alla RNA polimerasi II. Tuttavia, in condizioni di stress, la proteina Maf1 inibisce l'attività di Pol III, mentre la rapamicina inibisce l'attività di Pol III prendendo di mira direttamente TOR.
Il processo di trascrizione è diviso in tre fasi principali: inizio, allungamento e terminazione.
Processo di trascrizione
Inizia
Il processo di iniziazione di Pol III è speciale rispetto a Pol II, perché non richiede sequenze regolatrici a monte del gene, ma solitamente si basa su sequenze di controllo interno, cioè sequenze situate all'interno del paragrafo trascritto. I fattori chiave nel processo di inizio includono TFIIIB (fattore di trascrizione B della polimerasi III), che consiste di tre subunità: proteina legante TATA (TBP), un fattore correlato a TFIIB (BRF1 o periodo superficiale BRF2) e un'unità B doppia ottimale (BDP1).
TFIIIB svolge un ruolo nell'assemblaggio di Pol III durante l'inizio, garantendo il suo corretto posizionamento nel sito di inizio della trascrizione.
Classe I, II e III
Il processo di iniziazione di Pol III è solitamente suddiviso in tre categorie, corrispondenti alla trascrizione dell'rRNA 5S, del tRNA e dello snRNA U6. Durante questi processi, specifici fattori di trascrizione si legano prima alle sequenze di controllo e successivamente il TFIIIB viene reclutato nel complesso. Una volta che TFIIIB si lega, Pol III avvia la trascrizione dell'RNA.
Estensione
Nella fase di allungamento della trascrizione di Pol III, TFIIIB rimane legato al DNA dopo l'inizio della trascrizione, il che si traduce in un alto tasso di riavvio per i geni trascritti da Pol III. Uno studio sul lievito (Saccharomyces cerevisiae) ha mostrato che il tasso medio di allungamento della catena è di circa 21-22 nucleotidi al secondo, con il più veloce che raggiunge 29 nucleotidi. Questi dati dimostrano le prestazioni efficienti di Pol III nell'allungamento della catena dell'RNA.
Cessazione
La trascrizione da parte della polimerasi III termina dopo lo stiramento di un piccolo poliU. Negli eucarioti, sebbene la presenza di un anello a forcina non sia richiesta, può migliorare l'efficienza della terminazione. Studi sul lievito hanno scoperto che la terminazione della trascrizione avviene in sequenze specifiche. Questa scoperta evidenzia l'influenza delle proprietà della sequenza strutturale sul processo di terminazione durante la trascrizione.
I tipi di RNA trascritti dalla RNA polimerasi III includono: RNA di trasferimento, RNA ribosomiale 5S, RNA dello spliceosoma U6, ecc.
Funzione dell'RNA
L'RNA trascritto dalla RNA polimerasi III svolge numerose funzioni, inclusi ruoli importanti nella sintesi proteica e nella regolazione genetica. Questi RNA non solo funzionano in base alla loro struttura, ma partecipano anche alla trasmissione di alcuni segnali cellulari e sono cruciali per i processi fisiologici delle cellule.
Ruolo nella riparazione del DNA
Studi recenti hanno dimostrato che anche la RNA polimerasi III svolge un ruolo cruciale nel processo di riparazione del DNA, in particolare nel processo di riparazione delle rotture del doppio filamento del DNA mediante ricombinazione omologa. Il ruolo di Pol III include la promozione della formazione di ibridi RNA-DNA, un processo importante per proteggere le estremità del DNA dalla degradazione.
Con una comprensione più approfondita della funzione della RNA polimerasi III, abbiamo scoperto il ruolo complesso di questo enzima nelle cellule che affrontano lo stress e mantengono la stabilità genetica. Poiché molti misteri irrisolti vengono gradualmente rivelati, la gente si chiede: l'RNA polimerasi III eserciterà un potenziale maggiore nella futura ricerca biomedica?
