بوليميراز الحمض النووي الريبي III

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مُركّب ما قبل بدء بوليميراز الحمض النووي الريبي III في الخميرة Saccharomyces cerevisiae، والذي يتألف من بوليميراز الحمض النووي الريبي III ذي 17 وحدة فرعية، وعامل النسخ غير المتجانس TFIIIB، وبروتين ربط صندوق TATA

في الخلايا حقيقية النواة، يعتبر بوليميراز الحمض النووي الريبي III (يسمى أيضًا Pol III ) بروتينًا يقوم بنسخ الحمض النووي لتخليق الحمض النووي الريبي الريبوسومي 5S ، والحمض النووي الريبي الناقل ، وأنواع أخرى من الحمض النووي الريبي الصغير.

تندرج الجينات التي ينسخها بوليميراز الحمض النووي الريبي III ضمن فئة جينات "الصيانة الخلوية" التي يُعدّ التعبير عنها ضروريًا في جميع أنواع الخلايا وفي معظم الظروف البيئية. ولذلك، يرتبط تنظيم نسخ بوليميراز الحمض النووي الريبي III بشكل أساسي بتنظيم نمو الخلية ودورة الخلية ، وبالتالي يتطلب عددًا أقل من البروتينات التنظيمية مقارنةً ببوليميراز الحمض النووي الريبي II . مع ذلك، في ظل ظروف الإجهاد، يقوم البروتين Maf1 بكبح نشاط بوليميراز الحمض النووي الريبي III. [ 1 ] يُعدّ الراباميسين مثبطًا آخر لبوليميراز الحمض النووي الريبي III عبر هدفه المباشر TOR. [ 2 ]

النسخ

تتضمن عملية النسخ (بواسطة أي بوليميراز) ثلاث مراحل رئيسية:

البدء

إن Pol III غير عادي (مقارنة بـ Pol II) لأنه لا يتطلب تسلسلات تحكم في اتجاه التيار من الجين، وبدلاً من ذلك يعتمد عادةً على تسلسلات التحكم الداخلية - التسلسلات الموجودة داخل الجزء المنسوخ من الجين (على الرغم من أنه يتم رؤية التسلسلات في اتجاه التيار في بعض الأحيان، على سبيل المثال يحتوي جين U6 snRNA على صندوق TATA في اتجاه التيار كما هو الحال في محفزات Pol II).

توجد ثلاث فئات لبدء عملية النسخ بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III (Pol III)، تتوافق مع بدء نسخ الحمض النووي الريبوزي 5S، والحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA)، والحمض النووي الريبوزي النووي الصغير U6 (U6 snRNA). في جميع الحالات، تبدأ العملية بارتباط عوامل النسخ بتسلسلات التحكم، وتنتهي باستقطاب عامل النسخ TFIIIB ( عامل النسخ لبوليميراز III B ) إلى المركب وتجميع بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III. يتكون TFIIIB من ثلاث وحدات فرعية: بروتين ربط TATA (TBP)، وعامل مرتبط بـ TFIIB ( BRF1 ، أو BRF2 لنسخ مجموعة فرعية من الجينات المنسوخة بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III في الفقاريات)، ووحدة B-double-prime ( BDP1 ). يتشابه التركيب العام مع تركيب بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II. [ 3 ]

الفئة الأولى

المراحل النموذجية في بدء تكوين جين 5S rRNA (المعروف أيضًا باسم الفئة الأولى):

  • يرتبط عامل النسخ TFIIIA ( عامل النسخ لبوليميراز III A ) بتسلسل التحكم 5S rRNA الموجود داخل الجين (الواقع داخل تسلسل الحمض النووي المنسوخ )، وهو الكتلة C (تسمى أيضًا الصندوق C).
  • يعمل TFIIIA كمنصة تحل محل الكتلتين A و B لتحديد موضع TFIIIC في اتجاه بالنسبة لموقع بدء النسخ وهو ما يعادل ما يتم ملاحظته لجينات tRNA.
  • بمجرد ارتباط TFIIIC بمركب TFIIIA-DNA، فإن تجميع TFIIIB يسير كما هو موضح لنسخ tRNA.

الفئة الثانية

المراحل النموذجية في بدء تكوين جين الحمض النووي الريبوزي الناقل (يُطلق عليه أيضًا الفئة الثانية):

  • يرتبط عامل النسخ TFIIIC ( عامل النسخ لبوليميراز III C ) بتسلسلين تحكم داخل الجين (يقعان داخل تسلسل الحمض النووي المنسوخ )، وهما الكتلتان A و B (وتسمى أيضًا الصندوق A والصندوق B).
  • يعمل TFIIIC كعامل تجميع يقوم بوضع TFIIIB للارتباط بالحمض النووي في موقع مركزي يقع على بعد حوالي 26 زوجًا من القواعد قبل موقع بدء النسخ.
  • يُعدّ TFIIIB عامل النسخ الذي يُجمّع بوليميراز الحمض النووي الريبي III (Pol III) في موقع بدء النسخ. وبمجرد ارتباط TFIIIB بالحمض النووي، يصبح TFIIIC غير ضروري. كما يلعب TFIIIB دورًا أساسيًا في فتح المحفز.

الفئة الثالثة

المراحل النموذجية في بدء تكوين جين U6 snRNA (يُطلق عليه أيضًا الفئة الثالثة) (موثقة في الفقاريات فقط):

  • يرتبط مُركّب SNAPc ( مُركّب بروتين تنشيط الحمض النووي الريبوزي الصغير ؛ الوحدات الفرعية: 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ) (يُسمى أيضًا PBP وPTF) بعنصر التسلسل القريب ( PSE ) الذي يقع على بُعد 55 زوجًا قاعديًا تقريبًا من موقع بدء النسخ. [ 4 ] يُحفّز هذا التجميع بشكل كبير بواسطة عوامل النسخ Pol II، Oct1 وSTAF، التي ترتبط بعنصر التسلسل البعيد ( DSE ) الشبيه بالمُعزّز، والذي يقع على بُعد 200 زوج قاعدي على الأقل من موقع بدء النسخ. تتشارك هذه العوامل وعناصر المُحفّز بين نسخ Pol II وPol III لجينات الحمض النووي الريبوزي الصغير.
  • يعمل بروتين SNAPc على تجميع عامل النسخ TFIIIB عند صندوق TATA الموجود في منتصف موقع بدء النسخ، على بُعد 26 زوجًا قاعديًا. وجود صندوق TATA هو ما يُحدد أن جين snRNA يُنسخ بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III (Pol III) وليس بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II (Pol II).
  • يحتوي عامل النسخ TFIIIB الخاص بنسخ الحمض النووي الريبوزي الصغير U6 على نظير أصغر لـ Brf1، وهو Brf2.
  • يُعدّ TFIIIB عامل النسخ الذي يُجمّع بوليميراز الحمض النووي الريبي III في موقع بدء النسخ. وتشير دراسة تسلسل الأحماض الأمينية إلى أن TFIIIB الذي يحتوي على Brf2 يلعب دورًا أيضًا في فتح المحفز.

استطالة

يبقى عامل النسخ TFIIIB مرتبطًا بالحمض النووي بعد بدء عملية النسخ بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي III، على عكس عوامل سيجما البكتيرية ومعظم عوامل النسخ الأساسية لبوليميراز الحمض النووي الريبي II. يؤدي هذا إلى معدل عالٍ لإعادة بدء نسخ الجينات المنسوخة بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي III. وجدت إحدى الدراسات التي أُجريت على خميرة Saccharomyces cerevisiae أن متوسط ​​معدل استطالة السلسلة يتراوح بين 21 و22 نيوكليوتيدًا في الثانية، بينما بلغ أسرع معدل 29 نيوكليوتيدًا في الثانية. كانت هذه المعدلات مماثلة لمعدلات استطالة بوليميراز الحمض النووي الريبي II التي وُجدت في دراسة حية أُجريت على ذبابة الفاكهة. أظهر تحليل الخطوات الفردية لاستطالة سلسلة الحمض النووي الريبي أن إضافة اليوراسيل (U) والأدينين (A) إلى سلاسل الحمض النووي الريبي المنتهية باليوراسيل (U) عملية بطيئة. [ 5 ]

إنهاء الخدمة

يُنهي بوليميراز III عملية النسخ عند تسلسل متعدد اليوراسيل قصير (5-6). في حقيقيات النوى، لا تُعدّ حلقة الدبوس ضرورية، ولكنها قد تُحسّن كفاءة الإنهاء في البشر. [ 6 ] في خميرة Saccharomyces cerevisiae، وُجد أن إنهاء النسخ يحدث في التسلسل T7GT6 وكان تدريجيًا. يشير وجود نسخ تحتوي على خمسة وستة وسبعة بقايا يوراسيل، والقراءة البطيئة لتسلسل T7، إلى أن دمج غوانين واحد في سلسلة الحمض النووي الريبي (RNA) يُعيد ضبط معدلات الاستطالة كليًا أو جزئيًا. [ 5 ]

الحمض النووي الريبوزي المنسوخ

تشمل أنواع الحمض النووي الريبي المنسوخ من بوليميراز الحمض النووي الريبي III ما يلي: [ 7 ]

دور في إصلاح الحمض النووي

يبدو أن بوليميراز الحمض النووي الريبي III ضروري لإصلاح انقطاعات الحمض النووي المزدوجة عن طريق إعادة التركيب المتماثل . [ 10 ] يحفز بوليميراز الحمض النووي الريبي III تكوين هجين مؤقت من الحمض النووي الريبي والحمض النووي عند انقطاعات الحمض النووي المزدوجة، وهي خطوة وسيطة أساسية في إصلاح انقطاعات الحمض النووي المزدوجة بوساطة إعادة التركيب المتماثل. [ 10 ] تحمي هذه الخطوة سلسلة الحمض النووي المتدلية من الطرف 3' من التحلل. [ 10 ] بعد تكوين الهجين المؤقت من الحمض النووي الريبي والحمض النووي، يتم استبدال سلسلة الحمض النووي الريبي ببروتين RAD51 ، الذي يحفز بدوره خطوة غزو الحمض النووي أحادي السلسلة في عملية إعادة التركيب المتماثل.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فانيني، أليساندرو؛ رينجل، ريكي؛ كوسر، أنسيلم ج.؛ بيرنينغهاوزن، أوتو؛ كاسافيتيس، جورج أ.؛ كرامر، باتريك (2010). "الأساس الجزيئي لكبح نسخ بوليميراز الحمض النووي الريبي III بواسطة Maf1" . الخلية . 143 (1): 59-70 . doi : 10.1016/j.cell.2010.09.002 . hdl : 11858/00-001M-0000-0015-820B-0 . ISSN 0092-8674 . PMID 20887893 .  
  2. ↑ لي، جاي هون؛ موير، روبين د.؛ ويليس، إيان م. (8 مايو 2009). "تنظيم نسخ بوليميراز الحمض النووي الريبي III يتضمن فروعًا تعتمد على SCH9 وأخرى لا تعتمد عليها من مسار هدف الراباميسين (TOR)" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 284 (19): 12604-12608 . doi : 10.1074/jbc.c900020200 . ISSN 0021-9258 . PMC 2675989. PMID 19299514 .   
  3. ^ هان، يان؛ يان، تشونلي؛ فيشبين، سوزان؛ إيفانوف، إيفايلو؛ هو، يوان (2018). "التصور الهيكلي لآليات نسخ RNA بوليميراز III" . اكتشاف الخلية . 4 40. دوى : 10.1038/s41421-018-0044-z . بمك 6066478 . بميد 30083386 .  
  4. ↑ شاه، سيد زوار؛ بيري، توماس ن. (2025). "رؤى هيكلية حول آليات متميزة لتجنيد بوليميراز الحمض النووي الريبي II وIII إلى محفزات الحمض النووي الريبي النووي الصغير" . نيتشر كوميونيكيشنز . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126. PMID 39747245 .  
  5. 1 2 ماتسوزاكي، هـ.؛ كاسافيتيس، ج. أ.؛ جيدوشيك، إ. ب. (28 يناير 1994). "تحليل استطالة وإنهاء سلسلة الحمض النووي الريبي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي III من الخميرة Saccharomyces cerevisiae". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 235 (4): 1173-1192 . doi : 10.1006/jmbi.1994.1072 . ISSN 0022-2836 . PMID 8308883 .  
  6. ↑ فيروسلوف، م؛ كوركوران، و؛ دولبيرغ، ت؛ ليونارد، ج؛ لوكس، ج (2021). "محددات تسلسل وبنية الحمض النووي الريبوزي لإنهاء النسخ بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III في الخلايا البشرية" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 433 (13) 166978. bioRxiv 10.1101/2020.09.11.294140 . doi : 10.1016/j.jmb.2021.166978 . PMC 8169631. PMID 33811918 .   
  7. ^ ديسي، جورجيو. فيورينو، غلوريا؛ كاستلنوفو، مانويل؛ تيتشمان، مارتن؛ باجانو، ألدو (2007). "نسخة بوليميريز RNA المتوسعة III" . الاتجاهات في علم الوراثة . 23 (12): 614–622 . دوى : 10.1016/j.tig.2007.09.001 . ردمك 0168-9525 . بميد 17977614 .  
  8. ↑ شاه، سيد زوار؛ بيري، توماس ن. (2025). "رؤى هيكلية حول آليات متميزة لتجنيد بوليميراز الحمض النووي الريبي II وIII إلى محفزات الحمض النووي الريبي النووي الصغير" . نيتشر كوميونيكيشنز . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126. PMID 39747245 .  
  9. ↑ باجانو، ألدو؛ كاستلنوفو، مانويل؛ تورتيلي، فيديريكو؛ فيراري، روبرتو؛ ديتشي، جورجيو؛ كانسيدا، رانييري (2007-02-02). " وحدات نسخ جديدة شبيهة بجينات الحمض النووي الريبوزي النووي الصغير كمصادر للنسخ التنظيمية" . مجلة PLOS Genetics . 3 (2): e1. doi : 10.1371/journal.pgen.0030001 . ISSN 1553-7404 . PMC 1790723. PMID 17274687 .   
  10. 1 2 3 ليو، سيجي؛ هوا، يو؛ وانغ، جينغنا؛ لي، لينجيان؛ يوان، جونجي؛ تشانغ، بو؛ وانغ، زيانغ. جي، جيانجو؛ كونغ، داوتشون (2021). "إن بوليميريز RNA III مطلوب لإصلاح فواصل الحمض النووي المزدوجة عن طريق إعادة التركيب المتماثل" . خلية . 184 (5): 1314-1329.هـ10. دوى : 10.1016/j.cell.2021.01.048 . بميد 33626331 .