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RNA链延伸中RNA聚合酶对信息的加工 |
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Kornberg等人运用电子晶体学的方法，已经获得了低分辨率的E.coli RNA聚合酶全酶和核心酶及酵母RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ的三维结构〔9,10,11〕，表明可能所有的RNA聚合酶都具有一些共同的特点：(1)在其结构中有一个宽度约为25埃的槽，在从RNA聚合酶与起始因子复合物向TEC的转变中处于紧邻下游双链DNA处；(2)结构上有一些适于跟ssRNA和DNA接触的特点；(3)两个几乎横贯RNA聚合酶的通道，其中一个作为RNA链的出口。整个结构与DNA聚合酶的手状结构基序(hand-like motif)相似。
2.2 TEC中的相互作用
在RNA链延伸中的RNA聚合酶由β、β′和α亚基的二体所组成，在所有已知的RNA聚合酶中β亚基和β′亚基均十分相似。β和β′在延伸中对与DNA、RNA的接触起主要作用,并决定酶的活性。这种相互作用影响暂停和终止〔12,13〕。RNA聚合酶也与几种金属离子结合，其中两个锌离子结合酶的β和β′亚基，两个或多个镁离子为酶充分发挥活性所需。在TEC中关键的相互接触可能发生在β和β′这两个亚基的界面上〔14〕。
3 RNA聚合酶：转录信息的加工者
RNA聚合酶在发挥其功能时，沿着DNA链移动，从DNA链上识读信息，将其翻译到新生的RNA链上。很像第一代理论计算机，通过重复的逻辑操作进行其运算。RNA聚合酶可以从新生的RNA链获得反馈的信息来决定选择新的起始位点，并对暂停及终止信号作出反应。RNA聚合酶对转录调节作出抉择依赖于对转录延伸复合物的两种类型的信息输入：内在的(intrinsic)输入和外来的(extrinsic)输入。在这里，内在的输入指那些能与RNA聚合酶发生相互作用的RNA和DNA的特定序列。这种相互作用的结果产生不同构象的TEC，从而影响RNA链的延伸，或使其快速转录，或使其停顿以至于终止转录。而且这些不同构象的TEC还是各种能增强或抑制RNA链延伸或终止的外来输入的靶目标。内在的或外来的输入信号或是些小分子物质，或是蛋白质及其它RNA分子。它们通过与RNA聚合酶直接接触或通过与RNA或DNA的接触，能与TEC相互作用并调节其活性。表1例举了这些输入及其作用的靶目标和功能。TEC的不同构象和上述各种不同的输入为转录加工提供了极大的调节灵活性。
图1 转录循环
4 内在的输入
有多重的内在输入控制着RNA链的延伸，它们包括：活化部位，下游DNA双链，非模板DNA链，RNADNA杂交物，RNA转录物的出口和新生RNA的发夹结构。
4.1 活化部位
RNA聚合酶的活性部位催化新生RNA链3′末端氧原子与NTP β－焦磷酸间的亲核置换反应〔15〕。二价镁离子在催化反应中通过配位键使底物处于一种特定结构的过渡态而发挥作用。RNA链3′末端和NTP在活性部位的定位决定了由TEC作出的大多数调节抉择。不正确的定位会抑制核苷酸加入新生RNA链。活性部位外起调节功能的相互作用可能最终通过活性部位内的相互作用而对RNA链的延伸发挥作用。
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