WikiDer > P-TEFb

P-TEFb
Рисунок 1. Контроль удлинения РНК-полимеразы II. Pol II попадает под контроль отрицательных факторов удлинения (DSIF и NELF) вскоре после инициации. P-TEFb опосредует переход к продуктивному удлинению путем фосфорилирования двух негативных факторов и полимеразы и регулируется ассоциацией с 7SK snRNP.

Положительный фактор элонгации транскрипции, P-TEFb, представляет собой мультипротеиновый комплекс, который играет важную роль в регуляции транскрипции посредством РНК-полимераза II (Pol II) у эукариот.[1] Сразу после инициации Pol II оказывается в ловушке в проксимальных позициях промотора с паузой на большинстве генов человека (Рисунок 1).[2][3] P-TEFb представляет собой циклинзависимую киназу, которая может фосфорилировать DRB фактор индукции чувствительности (DSIF)[4] и отрицательный коэффициент удлинения (NELF),[5] а также карбоксильный концевой домен большой субъединицы Pol II[6] и это вызывает переход к продуктивной элонгации, ведущей к синтезу мРНК. P-TEFb частично регулируется обратимой связью с 7СК snRNP.[7] Обработка клеток ингибиторами P-TEFb DRB или же флавопидирол приводит к потере мРНК производство и, в конечном итоге, гибель клеток.[6][8]

Открытие, состав и структура

Фигура 2. Структура P-TEFb, связанного с Tat ВИЧ. Идентификатор PDB: 3MIA Cdk9 (синий), циклин T1 (голубой), Tat (оранжевый), АТФ (пурпурный), магний (фиолетовый), атомы цинка (желтый).

P-TEFb был идентифицирован и очищен как фактор, необходимый для генерации длинных транскриптов с использованием системы транскрипции in vitro, полученной из клеток дрозофилы.[9] Это циклинзависимая киназа содержащий каталитическую субъединицу, Cdk9и регуляторная субъединица, циклин Т у Drosophila.[10] У человека существует несколько форм P-TEFb, которые содержат Cdk9 и одну из нескольких субъединиц циклина, циклин T1, T2 и K.[11][12] P-TEFb ассоциируется с другими факторами, включая бромодомен белок BRD4,[13] и обнаружено, что он связан с большим комплексом белков, называемым комплексом суперэлонгации.[14][15] Важно отметить, что для вируса СПИДа ВИЧ, P-TEFb нацелен на ВИЧ Tat белок[16] который обходит нормальный клеточный контроль P-TEFb и напрямую доставляет P-TEFb к промотору проксимальной приостановленной полимеразы в геноме ВИЧ.[17][18]

Структуры человеческого P-TEFb, содержащего Cdk9 и циклин T1, и комплекс HIV Tat • P-TEFb были решены с помощью рентгеновской кристаллографии. Первая решенная структура продемонстрировала, что две субъединицы расположены так же, как и в других циклин-зависимых киназах.[19] Три аминокислотные замены были непреднамеренно введены в субъединицы, использованные для исходной структуры, и последующее определение структуры с использованием правильных последовательностей продемонстрировало ту же общую структуру, за исключением нескольких значительных изменений вокруг активного сайта.[20] Структура Tat ВИЧ, связанного с P-TEFb, продемонстрировала, что вирусный белок образует обширные контакты с субъединицей циклина T1 (рис. 2).[20]

Регулирование P-TEFb

Рисунок 3. Обратимая ассоциация P-TEFb с 7SK snRNP. P-TEFb высвобождается из snRNP 7SK посредством Brd4 или HIV Tat. HEXIM выбрасывается, и два белка заменяются hrRNP. Обратный процесс требует других неизвестных факторов.

Из-за своей центральной роли в контроле экспрессии эукариотических генов, P-TEFb подлежит строгой регуляции на уровне транскрипции генов, кодирующих субъединицы, трансляции мРНК субъединиц, оборота субъединиц, а также с помощью необычного механизма, включающего 7СК снРНП.[7] Как показано на рисунке 3, P-TEFb удерживается в 7SK snRNP с помощью двухцепочечного РНК-связывающего белка HEXIM (HEXIM1 или же HEXIM2 в людях). HEXIM, связанный с 7SK РНК, или любая двухцепочечная РНК связывается с P-TEFb и ингибирует киназную активность.[21][22] Два других белка всегда связаны с 7SK РНК. Фермент, блокирующий метилфосфазу, MEPCE ставит метильную группу на гамма-фосфат первого нуклеотида 7SK РНК.[23] а родственный La белок LARP7 связывается с 3'-концом 7SK.[24][25] Когда P-TEFb экстрагируется из 7SK snRNP, 7SK РНК претерпевает изменение конформации, HEXIM выбрасывается и hnRNPs заменяют устраненные факторы.[7] Повторная секвестрация P-TEFb требует другой перестройки РНК, связывания HEXIM, а затем P-TEFb. В быстрорастущих клетках 7SK snRNP является преобладающей формой P-TEFb. Для обзора.[26]

Рекомендации

  1. ^ Чжоу Q, Ли Т, Цена DH. Контроль элонгации РНК-полимеразы II. Анну Рев Биохим 2012.
  2. ^ Рал ПБ, Лин С.Й., Сейла А.С., Флинн Р.А., МакКуин С., Бердж С.Б. и др. c-Myc регулирует высвобождение транскрипционной паузы. Cell 2010; 141: 432-45.
  3. ^ Cheng B, Li T, Rahl PB, Adamson TE, Loudas NB, Guo J и др. Функциональная ассоциация Gdown1 с РНК-полимеразой II в генах человека. Mol Cell 2012; 45: 38-50.
  4. ^ Вада Т., Такаги Т., Ямагути Ю., Фердоус А., Имаи Т., Хиросе С. и др. DSIF, новый фактор элонгации транскрипции, который регулирует процессивность РНК-полимеразы II, состоит из гомологов Spt4 и Spt5 человека. Genes Dev 1998; 12: 343-56.
  5. ^ Ямагути Ю., Такаги Т., Вада Т., Яно К., Фуруя А., Сугимото С. и др. NELF, мультисубъединичный комплекс, содержащий RD, взаимодействует с DSIF для подавления элонгации РНК-полимеразы II. Cell 1999; 97: 41-51.
  6. ^ а б Маршалл Н.Ф., Пэн Дж., Се З., Прайс Д.Х. Контроль потенциала элонгации РНК-полимеразы II с помощью новой киназы карбоксиконцевого домена. J Biol Chem 1996; 271: 27176-83.
  7. ^ а б c Петерлин Б.М., Броги Дж. Э., Цена DH. 7SK мяРНК: некодирующая РНК, играющая главную роль в регуляции транскрипции эукариот. Wiley Interdiscip Rev RNA 2012; 3: 92-103.
  8. ^ Чао Ш., Цена DH. Флавопиридол инактивирует P-TEFb и блокирует большую часть транскрипции РНК-полимеразы II in vivo. J Biol Chem 2001; 276: 31793-9.
  9. ^ Маршалл Н.Ф., Price DH. Очистка P-TEFb, фактора транскрипции, необходимого для перехода к продуктивной элонгации. J Biol Chem 1995; 270: 12335-8.
  10. ^ Пэн Дж., Маршалл Н.Ф., Price DH. Идентификация субъединицы циклина, необходимой для функции P-TEFb дрозофилы. J Biol Chem 1998; 273: 13855-60.
  11. ^ Fu TJ, Peng J, Lee G, Price DH, Flores O. Циклин K функционирует как регуляторная субъединица CDK9 и участвует в транскрипции РНК-полимеразы II. J Biol Chem 1999; 274: 34527-30.
  12. ^ Пэн Дж., Чжу Ю., Милтон Дж. Т., Price DH. Идентификация множественных субъединиц циклина человеческого P-TEFb. Genes Dev 1998; 12: 755-62.
  13. ^ Ян З., Йик Дж. Х., Чен Р., Хе Н, Джанг М. К., Озато К. и др. Рекрутирование P-TEFb для стимуляции элонгации транскрипции белком бромодомена Brd4. Mol Cell 2005; 19: 535-45.
  14. ^ Смит Э., Лин Ц., Шилтифард А. Комплекс супер удлинения (SEC) и MLL в развитии и болезни. Genes Dev 2011; 25: 661-72.
  15. ^ He N, Liu M, Hsu J, Xue Y, Chou S, Burlingame A и др. Tat ВИЧ-1 и AFF4 хозяина рекрутируют два фактора элонгации транскрипции в бифункциональный комплекс для скоординированной активации транскрипции ВИЧ-1. Mol Cell 2010; 38: 428-38.
  16. ^ Kao SY, Calman AF, Luciw PA, Peterlin BM. Анти-терминация транскрипции в длинном концевом повторе ВИЧ-1 продуктом гена tat. Nature 1987; 330: 489-93.
  17. ^ Чжу Й., Пеэри Т., Пэн Дж., Раманатан Ю., Маршалл Н., Маршалл Т. и др. Фактор элонгации транскрипции P-TEFb необходим для трансактивации tat ВИЧ-1 in vitro. Genes Dev 1997; 11: 2622-32.
  18. ^ Гарбер М.Э., Вэй П., Джонс К.А. Tat ВИЧ-1 взаимодействует с циклином T1, направляя киназный комплекс P-TEFb CTD на РНК TAR. Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии 1998 г .; 63: 371-80.
  19. ^ Баумли С., Лолли Г., Лоу Э.Д., Троиани С., Рускони Л., Баллок А.Н. и др. Структура P-TEFb (CDK9 / циклин T1), его комплекс с флавопиридолом и регуляция путем фосфорилирования. EMBO J 2008; 27: 1907-18.
  20. ^ а б Тахиров Т.Х., Бабаева Н.Д., Варзаванд К, Купер Дж.Дж., Седоре СК, Прайс DH. Кристаллическая структура Tat ВИЧ-1 в комплексе с человеческим P-TEFb. Природа 2010; 465: 747-51.
  21. ^ Ли Кью, Купер Дж. Дж., Альтвергер Г. Х., Фельдкамп, доктор медицины, Ши Массачусетс, Прайс DH. HEXIM1 представляет собой беспорядочный двухцепочечный РНК-связывающий белок и взаимодействует с РНК в дополнение к 7SK в культивируемых клетках. Nucleic Acids Res 2007; 35: 2503-12.
  22. ^ Michels AA, Fraldi A, Li Q, Adamson TE, Bonnet F, Nguyen VT, et al. Связывание 7SK мяРНК превращает белок HEXIM1 в ингибитор P-TEFb (CDK9 / циклин Т). EMBO J 2004; 23: 2608-19.
  23. ^ Jeronimo C, Forget D, Bouchard A, Li Q, Chua G, Poitras C и др. Систематический анализ сети взаимодействия белков для человеческого аппарата транскрипции показывает идентичность кэпирующего фермента 7SK. Mol Cell 2007; 27: 262-74.
  24. ^ Крюгер Б.Дж., Джеронимо С., Рой Б.Б., Бушар А., Баррандон С., Байерс С.А. и др. LARP7 является стабильным компонентом snRNP 7SK, тогда как P-TEFb, HEXIM1 и hnRNP A1 обратимо связаны. Nucleic Acids Res 2008; 36: 2219-29.
  25. ^ He N, Jahchan NS, Hong E, Li Q, Bayfield MA, Maraia RJ, et al. Связанный с La белок модулирует целостность 7SK snRNP для подавления P-TEFb-зависимого удлинения транскрипции и туморогенеза. Mol Cell 2008; 29: 588-99.
  26. ^ Куарежма, AJ; Бугай А; Барборик М. (2016). «Взлом контроля удлинения РНК-полимеразы II с помощью 7SK snRNP и P-TEFb». Исследования нуклеиновых кислот. 44 (8): 7527–7539. Дои:10.1093 / нар / gkw585. ЧВК 5027500. PMID 27369380.