Factor de transcripción II B - Transcription factor II B
El factor de transcripción II B ( TFIIB ) es un factor de transcripción general que participa en la formación del complejo de preiniciación de la ARN polimerasa II (PIC) y ayuda a estimular el inicio de la transcripción . TFIIB se localiza en el núcleo y proporciona una plataforma para la formación de PIC al unir y estabilizar el complejo ADN-TBP ( proteína de unión a TATA ) y al reclutar ARN polimerasa II y otros factores de transcripción. Está codificado por el gen TFIIB y es homólogo al factor de transcripción B de arqueas y análogo a los factores sigma bacterianos .
Estructura
TFIIB es un polipéptido único de 33 kDa que consta de 316 aminoácidos . TFIIB se compone de cuatro regiones funcionales: el dominio central C-terminal ; el enlazador B; el lector B y la cinta de zinc amino terminal .
TFIIB produce interacciones proteína-proteína con la subunidad de la proteína de unión a TATA (TBP) del factor de transcripción IID y la subunidad RPB1 de la ARN polimerasa II .
TFIIB hace interacciones proteína-ADN específicas de secuencia con el elemento de reconocimiento B (BRE), un elemento promotor que flanquea el elemento TATA .
Mecanismo de acción
Hay seis pasos en el mecanismo de acción de TFIIB en la formación del PIC y el inicio de la transcripción:
- La ARN polimerasa II se recluta en el ADN a través del núcleo TFIIB B y la cinta B.
- La ARN polimerasa II desenrolla el ADN, con la ayuda del enlazador TFIIB B y el lector B (formación de complejo abierto).
- La ARN polimerasa II selecciona un sitio de inicio de la transcripción, con la ayuda del lector TFIIB B.
- La ARN polimerasa II forma el primer enlace fosfodiéster .
- La ARN polimerasa II produce breves transcripciones abortivas debido a enfrentamientos entre el ARN naciente y el bucle lector de TFIIB B.
- La extensión del ARN naciente a 12-13 nucleótidos conduce a la expulsión de TFIIB debido a nuevos enfrentamientos con TFIIB.
Interacciones con la ARN polimerasa II
Cada una de las regiones funcionales de TFIIB interactúa con diferentes partes de la ARN polimerasa II. La cinta B amino terminal está ubicada en el dominio de acoplamiento de la ARN polimerasa II y se extiende hasta la hendidura hacia el sitio activo. La extensión de la cinta B es el lector B que se extiende a través del túnel de salida del ARN hasta el sitio de unión del híbrido ADN-ARN y hacia el sitio activo . El enlazador B es la región entre el lector B y el núcleo B que se encuentra en la hendidura de la ARN polimerasa II y continúa por el timón y la abrazadera en espiral hasta que alcanza el núcleo B terminal C que se encuentra por encima de la pared de ARN polimerasa II. El lector B y el enlazador B constan de residuos altamente conservados que se colocan a través del túnel de la ARN polimerasa II hacia el sitio activo y aseguran una unión firme, sin que se produzca la disociación de estos residuos clave . También se cree que estos dos dominios ajustan la posición de algunas de las áreas más flexibles de la ARN polimerasa II para permitir el posicionamiento preciso del ADN y permitir la adición de los nuevos NTP a la cadena de ARN naciente. Tras la unión de la ARN polimerasa II, el lector B y el enlazador B provocan un ligero reposicionamiento del dominio de protrusión de la ARN polimerasa II que permite que un segundo ión magnesio esencial se una en el sitio activo. Forma una hoja beta y un bucle ordenado que ayuda con la estabilidad de la estructura cuando se inicia la transcripción.
Complejos abiertos y cerrados
Las conformaciones abiertas y cerradas se refieren al estado del ADN y si la hebra molde se ha separado de la hebra no molde dentro del PIC. El lugar en el que el ADN se abre para formar la burbuja se encuentra sobre un túnel que está revestido por el núcleo B, el conector B y el lector B, así como partes de la ARN polimerasa II. El enlazador B se encuentra alineado directamente con el punto en el que se abre el ADN y en el complejo abierto se encuentra entre las dos cadenas de ADN, lo que sugiere que tiene un papel en la fusión del promotor, pero no tiene un papel en el ARN catalítico. síntesis. Aunque TFIIB mantiene una estructura similar en ambas conformaciones, algunas de las interacciones intramoleculares entre el núcleo y el lector B se interrumpen con la apertura del ADN.
Después de que el ADN se derrita, el iniciador de la transcripción (Inr) debe ubicarse en el ADN para que el TSS pueda ser identificado por la ARN polimerasa II y pueda comenzar la transcripción. Esto se hace pasando el ADN a través del 'túnel de plantilla' y se escanea el ADN, buscando el Inr y colocándolo en una posición que asegure que el sitio de inicio de la transcripción esté ubicado en el lugar correcto por el sitio activo de la ARN polimerasa. El lector B de TFIIB se encuentra en el túnel de la plantilla y es importante para localizar el Inr, las mutaciones en el lector B hacen que el TSS cambie y, por lo tanto, se produzca una transcripción incorrecta (aunque todavía se produce la formación de PIC y la fusión del ADN). Las levaduras son un ejemplo particularmente bueno de esta alineación ya que el motivo Inr de levadura tiene un residuo A estrictamente conservado en la posición 28 y en el modelo de complejo abierto se puede encontrar un residuo T complementario en la hélice del lector B. Cuando este residuo T está mutado, la transcripción fue significativamente menos efectiva enfatizando el papel del lector B.
Se cree además que el bucle del lector B estabiliza los NTP en el sitio activo y, debido a su flexibilidad, permite que los ácidos nucleicos permanezcan en contacto durante la síntesis temprana de la molécula de ARN (es decir, estabiliza el híbrido ARN-ADN en crecimiento)
Liberación
Cuando la transcripción de ARN alcanza los 7 nucleótidos de longitud, la transcripción entra en la fase de elongación, cuyo comienzo se caracteriza por el colapso de la burbuja de ADN y la expulsión de TFIIB. Se cree que esto se debe a que el ARN naciente choca con la hélice del enlazador B cuando tiene una longitud de 6 bases y tras una mayor elongación a 12-13 bases chocará con el lector B y la cinta B, lo que provocará la disociación. El dúplex de ADN también choca con el enlazador B por encima del timón (causado por el rebobinado del ADN en una doble hélice).
Fosforilación
El TFIIB se fosforila en la serina 65 que se encuentra en el dominio del lector B. Sin esta fosforilación, no se produce el inicio de la transcripción. Se ha sugerido que el factor de transcripción general TFIIH podría actuar como quinasa para esta fosforilación, aunque se necesitan más pruebas para respaldar esto. Aunque TFIIB no viaja con el complejo de ARN polimerasa II a lo largo del ADN durante el alargamiento, se ha sugerido recientemente que tiene un papel en el bucle de genes que une al promotor con el terminador del gen. sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que un agotamiento de TFIIB no es letal para las células y los niveles de transcripción no se ven afectados significativamente. Esto se debe a que más del 90% de los promotores de mamíferos no contienen una secuencia de caja BRE (elemento de reconocimiento B) o TATA que son necesarias para que TFIIB se una. Además de esto, se ha demostrado que los niveles de TFIIB fluctúan en diferentes tipos de células y en diferentes puntos del ciclo celular , lo que respalda la evidencia de que no es necesario para toda la transcripción de la ARN polimerasa II. El bucle de genes depende de la interacción entre los residuos de serina fosforilados que se encuentran en el dominio C terminal de la ARN polimerasa II y los factores de poliadenilación. Se necesita TFIIB para la interacción de los promotores con estos factores de poliadenilación , como SSu72 y CstF-64 . También se ha sugerido que tanto la formación de bucles genéticos como el colapso de la burbuja de ADN son el resultado de la fosforilación de TFIIB; sin embargo, no está claro si la formación de este bucle genético es una causa o una consecuencia del inicio de la transcripción.
Similitudes en otros complejos de transcripción
La ARN polimerasa III usa un factor muy similar al TFIIB llamado Brf (factor relacionado con TFIIB) que también contiene una cinta de zinc conservada y un núcleo C terminal. Sin embargo, la estructura diverge en la región del enlazador más flexible, aunque Brf todavía contiene secuencias muy conservadas en las mismas posiciones en las que se encuentran el lector B y el enlazador B. Estas regiones conservadas probablemente realizan funciones similares a las de los dominios en TFIIB. La ARN polimerasa I no usa un factor similar al TFIIB; sin embargo, se piensa que otro factor desconocido cumple la misma función. No existe un homólogo directo para TFIIB en sistemas bacterianos, pero hay proteínas que se unen a la polimerasa bacteriana de manera similar sin similitud de secuencia. En particular, la proteína bacteriana σ70 contiene dominios que se unen a la polimerasa en los mismos puntos que el conector B, la cinta B y el núcleo B. Esto es especialmente evidente en la región σ 3 y el enlazador de la región 4 que podría estabilizar el ADN en el sitio activo de la polimerasa.
Significación clínica
Actividad antiviral
Estudios recientes han demostrado que los niveles reducidos de TFIIB no afectan los niveles de transcripción dentro de las células, se cree que esto se debe en parte a que más del 90% de los promotores de mamíferos no contienen una caja BRE o TATA. Sin embargo, se ha demostrado que TFIIB es vital para la transcripción y regulación in vitro del virus del herpes simple . Se cree que esto se debe a la similitud que tiene el TFIIB con la ciclina A. Para experimentar la replicación , los virus a menudo detienen la progresión de las células huésped a través del ciclo celular, utilizando ciclinas y otras proteínas. Como TFIIB tiene una estructura similar a la ciclina A, se ha sugerido que niveles reducidos de TFIIB podrían tener efectos antivirales.
Neurodegeneración
Los estudios han demostrado que la unión de TFIIB a TBP se ve afectada por la longitud del tracto de poliglutamina en TBP. Los tractos de poliglutamina extendidos, como los que se encuentran en las enfermedades neurodegenerativas, provocan una mayor interacción con TFIIB. Se cree que esto afecta la transcripción en estas enfermedades, ya que reduce la disponibilidad de TFIIB para otros promotores en el cerebro, ya que TFIIB, en cambio, interactúa con los tractos de poliglutamina expandidos.
Referencias
enlaces externos
- Transcripción + Factor + TFIIB en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- FactorBook GTF2B
- Descripción general de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : Q00403 (factor de iniciación de la transcripción IIB) en el PDBe-KB .