ARN polimerase I

A ARN polimerase I ou RNA polimerase I (abreviada como ARN pol I ou RNAP I ou ás veces Pol I, aínda que este nome tamén se lle dá á ADN pol I) é un encima dos eucariotas superiores que realiza a transcrición do ARN ribosómico exclusivamente, excepto a do ARNr 5S, o cal o sintetiza a ARN polimerase III. O ARNr supón aproximadamente o 50% de todo o ARN sintetizado pola célula.^[1]

A ARN polimerase I consta de 14 subunidades proteicas^[2]. Estas subunidades son similares a outras idénticas ou relacionadas presentes na ARN polimerase II e na ARN polimerase III. A transcrición do ADNr (o ADN que leva os xenes dos ARNr) está confinada no nucléolo, onde se encontran varios centos de copias dos xenes de ARNr, colocados como repeticións en tándem. A ARN polimerase I transcribe repetidamente un gran transcrito de ARN de 45S do xene ADNr. Este xene codifica os ARN de 18S, 5,8S, e 28S que forman os ribosomas eucariotas (xunto co de 5S, que se sintetiza fóra do nucléolo, noutro xene, pola ARN polimerase III). Estes grandes transcritos conteñen dous espazadores internos e alí son cortados polo ARN nucleolar pequeno (que ten ribonucleoproteínas asociadas), orixinando os tres ARNr mencionados. Debido ao simple que é a transcrición da ARN polimerase I, é a polimerase que actúa con máis rapidez.

Regulación da transcrición do ARNr

A taxa de crecemento da célula depende directamente da taxa de síntese proteica, a cal, á súa vez, está ligada á síntese de ribosomas e de ARNr. A síntese de ARNr debe estar coordinada por sinais intracelulares coa doutros compoñentes da tradución de proteínas. Identificáronse dous mecanismos específicos, que aseguran o control da síntese de ARNr: control da activación dos xenes ADNr, e control na taxa de transcrición da ARN polimerase I.

Como hai un gran número de xenes ADNr (varios centos) que poden ser transcritos, o primeiro mecanismo de control consiste en axustar o número de xenes que son transcritos nun momento dado. Nas células de mamíferos, o número de xenes de ADNr activos varía entre tipos celulares e niveis de diferenciación celular. En xeral, conforme a célula está máis diferenciada, require un menor crecemento e, por tanto, decrece a súa síntese de ARNr e o número de xenes de ADNr que se transcriben. Cando se estimula a síntese de ARN, o factor de selectividade 1 (SL1) únese aos promotores dos xenes ADNr que antes estaban silenciosos, e recrutan un complexo de preiniciación ao cal se une a ARN polimerase I e empeza a transcrición do ARNr.

Os cambios na transcrición de ARNr tamén poden ocorrer por medio de cambios na taxa de transcrición. Non se coñece o mecanismo exacto pola cal a ARN polimerase I incrementa a súa taxa de transcrición, pero hai probas que indican que a síntese de ARNr pode incrementarse ou diminuír sen que cambie o número de xenes ADNr activos para a transcrición.

Ciclo de transcrición da ARN pol I

No proceso da transcrición (por calquera polimerase), distínguense tres grandes fases:

Iniciación: é a construción do complexo da ARN polimerase no promotor do xene coa axuda de factores de transcrición.
Elongación: é a transcrición propiamente dita da maioría dos xenes na secuencia de ARN correspondente.
Terminación: é o final da transcrición de ARN e a desensamblaxe do complexo da ARN polimerase.

Iniciación

Fórmase o complexo da polimerase no promotor. A ARN pol I non require unha caixa TATA no promotor, senón que depende dunha "secuencia de control augas arriba"" ou UCS (Upstream Control Sequence), que, como o seu nome indica, está situada augas arriba do xene.

O factor de transcrición de augas arriba ou UBF (Upstream Binding Factor) únese á UCS.
A UCS recruta (e a ela se une) o complexo proteico que incorpora a proteína de unión á TATA ou TBP (TATA Binding Protein) e tres factores asociados á TBP ou TAFs (TBP Associated Factors) chamados SL1 ou TIF-IB. O TBP é forzado a unirse dun modo non específico de secuencia.
Rrn3/TIF-IA é fosforilado e únese á ARN pol I
A ARN pol I únese ao complexo UBF/SL1 por medio de Rrn3/TIF-IA, e a transcrición xa pode empezar.

Elongación

A ARN pol I sae e deixa libre o promotor, o UBF e SL1 permanecen unidos ao promotor, listos para recrutar outra molécula de ARN pol I. Cada xene ADNr activo pode ser transcrito moitas veces simultaneamente, a diferenza dos xenes transcritos pola ARN pol II, que se asocian só cun complexo á vez. Aínda que in vitro a elongación procede sen obstáculos, non está tan claro que isto ocorra tamén na célula, dada a presenzsa de nucleosomas. A ARN pol I non parece transcribir a través dos nucleosomas, e ou ben os salta ou os distorsiona, quizais asistido por actividades de remodelación da cromatina. Ademais, o UBF podería tamén actuar como unha retroalimentación positiva, potenciando a elongación realizada pola ARN pol I por medio dunha función anti-represor. Un factor adicional, o TIF-IC, pode tamén estimular a taxa global de transcrición e suprimir a pausa da ARN pol I. A medida que a ARN pol I avanza ao longo do ADNr, fórmanse superenrolamentos por diante e detrás do complexo. Estes son desenrolados pola topoisomerase I ou II a intervalos regulares, o que é similar ao visto na transcrición mediada pola ARN pol II.

A elongación probablemente é interrompida en sitios onde hai danos no ADN. A reparación acoplada á transcrición ten lugar de xeito similar á dos xenes transcritos pola ARN pol II e require a presenza de varias proteínas de reparación do ADN, como TFIIH, CSB, e XPG.

Terminación

Nos eucariotas superiores, o TTF-I únese e dobra o sitio de terminación no extremo 3' da rexión transcrita. Isto forzará á ARN pol I a parar. O TTF-I, coa axuda do factor de liberación do transcrito PTRF e unha rexión rica en T, induce á ARN pol I a terminar a transcrición e disociarse do ADN e do novo transcrito. Hai evidencias que indican que a terminación podería ser o factor limitante en casos de alta produción de ARNr. O TTF-I e o PTRF despois estimulan indirectamente a reiniciación da transcrición pola ARN pol I no mesmo xene ADNr. En organismos como os lévedos o proceso parece ser moito máis complicado e aínda non foi totalmente esclarecido.

Notas

↑ Russell J, Zomerdijk JC (2006). "The RNA polymerase I transcription machinery". Biochem. Soc. Symp. (73): 203–16. PMID 16626300.
↑ David Alan Schneider. RNA polymerase I activity is regulated at multiple steps in the transcription cycle: recent insights into factors that influence transcription elongation. Gene. 2012 February 10; 493(2): 176–184. Published online 2011 August 26. doi: 10.1016/j.gene.2011.08.006 PMCID: PMC3234310 NIHMSID: NIHMS322004. PMID 21893173 [1]

Véxase tamén

Outros artigos

[1] Russell J, Zomerdijk JC (2006). "The RNA polymerase I transcription machinery". Biochem. Soc. Symp. (73): 203–16. PMID 16626300.

[2] David Alan Schneider. RNA polymerase I activity is regulated at multiple steps in the transcription cycle: recent insights into factors that influence transcription elongation. Gene. 2012 February 10; 493(2): 176–184. Published online 2011 August 26. doi: 10.1016/j.gene.2011.08.006 PMCID: PMC3234310 NIHMSID: NIHMS322004. PMID 21893173 [1]

[1]

[2]