Транскрипция у эукариот
В основном, механизмы транскрипции у эукариот сходны с хорошо исследованной транскрипцией прокариот. Однако, имеются и значительные различия. Главными из них являются:
Транскрипция у эукариот происходит в ядре с участием трех разных РНК-полимераз. В отличие от прокариот, РНК-транскрипты у эукариот не соединяются с рибосомами до завершения транскрипции. Трансляция (синтез белка) на иРНК происходит после ее выхода из ядра в цитоплазму клетки.
Ни одна из полимераз эукариот не способна самостоятельно связываться с промоторами транскрибируемых ими генов. Для присоединения к транскриптонам эукариот служат специфичные для каждой РНК-полимеразы белковые факторы транскрипции (TF-факторы). РНК-полимеразы I, II и III требуют участия факторов транскрипции, называемых TFI, TFII, TFIII соответственно.
Первичный РНК-транскрипт подвергается процессингу или созреванию: обычно к 5׳-концу добавляется кэп (шапочка), а к 3׳-концу – хвост (поли (А)-фрагмент), внутренняя последовательность РНК подвергается сплайсингу. Первичные транскрипты (пре-мРНК) намного длиннее зрелых мРНК и локализованы в ядре клетки, образуя группу гетерогенных ядерных РНК (гя РНК). Укорочение происходит за счет вырезания не кодирующих белка последовательностей и сшивания смысловых последовательностей (сплайсинг).
Процесс транскрипции состоит из трех этапов: инициации, элонгации и терминации.
Рнк-полимеразы эукариот
РНК-полимераза I транскрибирует гены класса I: это гены 28S рРНК, 18S рРНК и 5,8S рРНК (т.е. все типы рРНК, кроме 5S рРНК).
РНК-полимераза II транскрибирует гены класса II: это гены, кодирующие белки (т.е. продуктом РНК-полимеразы II является мРНК). Кроме того, РНК-полимераза II синтезирует малые ядерные РНК (мяРНК) (U1-U5).
РНК-полимераза III транскрибирует гены класса III, т.е. осуществляет синтез тРНК, 5S рРНК, U6 (это одна из мяРНК).
РНК-полимераза IV транскрибирует все виды РНК митохондрий, по строению сходна с прокариотической.
В состав РНК-полимераз эукариот входит большое количество субъединиц, они значительно крупнее прокариотических. РНК-полимеразы эукариот состоят из двух больших субъединиц и 10-15 малых. Две большие субъединицы сходны у разных типов РНК-полимераз эукариот и аналогичны субъединицам РНК-полимераз прокариот.
Регуляторные элементы эукариот
Элементы, регулирующие транскрипцию у эукариот многочисленны и могут находиться как в районе промотора, так и на большом расстоянии от него (цис-элементы). Промотор каждого эукариотического гена имеет свой определенный набор регуляторных последовательностей. Кроме того, для регуляции транскрипции у эукариот используется большое количество регуляторных белков (транс-действующие факторы).
Последовательность ТАТА (блок Хогнесса) располагается на расстоянии примерно 25-30 нуклеотидов левее от точки старта транскрипции (-25). Эта последовательность (ТАТАААА) встречается в большинстве эукариотических промоторов. Последовательность блока Хогнесса гомологична последовательности блока Прибнова в прокариотических промоторах (-10). Данная последовательность способствует денатурации двойной спирали, т.к. связи А-Т менее прочные и стабильные, чем связи Г-Ц.
Последовательность ЦААТ (ЦААТ-бокс) локализован в большинстве промоторов генов эукариот примерно на 80 нуклеотидов левее стартовой точки транскрипции (-50-150). Представляет собой последовательность ГГЦЦААТЦТ. ЦААТ-бокс оказывает сильное влияние на частоту транскрипции, возможно определяет связывание РНК-полимеразы. Большинство генов эукариот содержат ТАТА-бокс и ЦААТ-боксы.
ГЦ-мотивы. Последовательность из 10-15 пар Г-Ц находится на расстоянии 300-400 нуклеотидов левее точки старта транскрипции.
Энхансеры (усилители). Эти элементы удалены от точки начала транскрипции на значительные расстояния (несколько тысяч нуклеотидных пар). Их действие на транскрипцию осуществляется через соответствующие регуляторные белки. Вероятно, влияние этих элементов на транскрипцию связано с изменением топологии цепей ДНК, в частности с образованием петель, что приближает регуляторные последовательности к промоторам, с которыми они взаимодействуют посредством белковых факторов. Действие энхансеров имеет неспецифический характер, т.к. они способны усиливать транскрипцию с любого доступного промотора. Вероятно энхансеры обладают тканеспецифичностью. Энхансеры локализуются на 5׳- и 3׳- концах генов, а также внутри генов.
Сайленсоры (глушители). Эти регуляторные элементы располагаются на большом расстоянии от точки начала транскрипции. Они блокируют транскрипцию генов при помощи регуляторных белков. Эти белки, связываясь с ДНК закрывают доступ к регуляторным областям белков, активирующих транскрипцию.