Sigma faktörü

Bir sigma faktörü (σ faktörü veya özgüllük faktörü ), bakterilerde transkripsiyonun başlatılması için gerekli olan bir proteindir. RNA polimerazın (RNAP) gen promotörlerine spesifik bağlanmasını sağlayan bir bakteriyel transkripsiyon başlatma faktörüdür. Archaeal transkripsiyon faktörü B ve ökaryotik faktör TFIIB ile homologdur. Belirli bir genin transkripsiyonunu başlatmak için kullanılan spesifik sigma faktörü, gene ve o genin transkripsiyonunu başlatmak için gereken çevresel sinyallere bağlı olarak değişecektir. RNA polimeraz tarafından promotörlerin seçimi, onunla ilişkili sigma faktörüne bağlıdır. Ayrıca bitki kloroplastlarında bakteri benzeri plastid kodlu polimerazın (PEP) bir parçası olarak bulunurlar.
RNA polimeraz ile birlikte sigma faktörü, RNA polimeraz holoenzimi olarak bilinir. Her RNA polimeraz holoenzim molekülü, model bakteri Escherichia coli'de aşağıda listelenenlerden biri olan tam olarak bir sigma faktörü alt birimi içerir. Sigma faktörlerinin sayısı bakteri türleri arasında farklılık gösterir. E. coli'nin yedi sigma faktörü vardır. Sigma faktörleri, karakteristik moleküler ağırlıklarıyla ayırt edilir. Örneğin, σ 70, moleküler ağırlığı 70 kDa olan sigma faktörüdür.
RNA polimeraz holoenzim kompleksindeki sigma faktörü, transkripsiyonun başlaması için gereklidir, ancak bu aşama bittiğinde, kompleksten ayrılır ve RNAP kendi kendine uzamaya devam eder.
Uzmanlaşmış Sigma Faktörleri
Farklı çevresel koşullar altında farklı sigma faktörleri kullanılmaktadır. Bu özelleşmiş sigma faktörleri, çevresel koşullara uygun genlerin promotörlerini bağlayarak bu genlerin transkripsiyonunu arttırır.
E. coli'deki sigma faktörleri:
σ <sup id="mwMQ">70</sup> (RpoD) σ A "housekeeping" sigma faktörü veya birincil sigma faktörü (Grup 1) olarak da adlandırılır, büyüyen hücrelerdeki çoğu geni kopyalar. Her hücrenin, temel genleri ve yolları çalışır durumda tutan bir "temizlik" sigma faktörü vardır. E. coli ve diğer gram negatif çubuk şekilli bakteriler söz konusu olduğunda, "temizlik" sigma faktörü σ 70'tir. σ 70 tarafından tanınan genlerin tümü, iki kısımdan oluşan benzer promotör konsensüs dizileri içerir. RNA transkriptinin başlangıcına karşılık gelen DNA bazına göre, konsensüs promotör dizileri, transkripsiyon başlamadan önce (-10 ve -35) karakteristik olarak 10 ve 35 nükleotidde merkezlenir.
σ <sup id="mwQQ">19</sup> (FecI) ferrik sitrat sigma faktörü, demir taşınması ve metabolizması için fec genini düzenler
σ <sup id="mwRQ">24</sup> (RpoE) aşırı ısı stresi tepkisi ve hücre dışı proteinler sigma faktörü
σ <sup id="mwSA">28</sup> (RpoF/FliA) flagellar sentez ve kemotaksis sigma faktörü
σ 32 (RpoH) ısı şoku sigma faktörü, bakteri ısıya maruz kaldığında açılır. Daha yüksek ifade nedeniyle faktör, polimeraz-çekirdek-enzimine yüksek bir olasılıkla bağlanacaktır. Bunu yaparak, hücrenin daha yüksek sıcaklıklarda hayatta kalmasını sağlayan diğer ısı şoku proteinleri ifade edilir. Σ 32 aktivasyonu üzerine ifade edilmiştir enzimlerin bazıları şaperonlar, proteazlar ve DNA tamir enzimi de içermektedir.
σ <sup id="mwUw">38</sup> (RpoS) açlık/durağan faz sigma faktörü
σ <sup id="mwVg">54</sup> (RpoN) nitrojen sınırlama sigma faktörü
Ayrıca sigma faktörlerinin işlevini engelleyen anti-sigma faktörleri ve sigma faktör fonksiyonunu geri kazandıran anti-anti-sigma faktörleri de vardır.
Yapı
Dizi benzerliğine göre, çoğu sigma faktörü σ 70 benzeridir (InterPro ). Genel olarak korunan dört ana bölgeye (etki alanına) sahiptirler:
N-ucu C-ucu
1.1 2 3 4
Bölgeler daha da alt bölümlere ayrılmıştır. Örneğin, bölge 2, 1.2 ve 2.1 ila 2.4'ü içerir.
Zincir 1.1 yalnızca "birincil sigma faktörlerinde" bulunur (RpoD, E. coli'de RpoS; "Grup 1"). Sigma faktörünün, yalnızca RNA polimeraz ile kompleks oluşturduğunda promotöre bağlanmasını sağlamakla ilgilidir. Etki alanları 2-4'ün her biri, belirli promotör öğeleri ve RNAP ile etkileşime girer. Bölge 2.4, promotör -10 öğesini tanır ve ona bağlanır (" Pribnow kutusu " olarak adlandırılır). Bölge 4.2, destekleyici −35 öğesini tanır ve ona bağlanır.
σ 70 ailesinin her sigma faktörü tüm zincirleri içermez. RpoS içeren Grup 2, Grup 1'e çok benzer ancak zincir 1'den yoksundur. Grup 3 ayrıca zincir 1'den yoksundur ve σ 28'i içerir. Ekstrasitoplazmik Fonksiyon (ECF) grubu olarak da bilinen Grup 4, hem σ1.1 hem de σ3'ten yoksundur. RpoE bir üyedir.
Bilinen diğer sigma faktörleri σ 54 /RpoN (InterPro ) türündendir. Bunlar işlevsel sigma faktörleridir, ancak önemli ölçüde farklı birincil amino asit dizilerine sahiptirler. PDBsumCrystal structure of Thermus aquaticus RNA polymerase sigma subunit fragment containing regions 1.2 to 3.1PfamSCOP2RCSB PDB PDBe PDBjSigma70 region 4.2IdentifiersSigma70_r4_2 clanAvailable protein structures:; ;
Transkripsiyon uzaması sırasında tutma
Çekirdek RNA polimeraz (2 alfa (α), 1 beta (β), 1 beta asal (β') ve 1 omega () alt biriminden oluşur), RNA polimeraz holoenzim adı verilen bir kompleks oluşturmak için bir sigma faktörüne bağlanır. Daha önce RNA polimeraz holoenziminin transkripsiyonu başlattığına inanılırken, çekirdek RNA polimerazın tek başına RNA sentezlediğine inanılıyordu. Bu nedenle, kabul edilen görüş, sigma faktörünün, transkripsiyon başlangıcından transkripsiyon uzamasına geçişte ayrışması gerektiğiydi (bu geçişe "promoter kaçışı" denir). Bu görüş, başlatmada ve uzamada duraklayan saflaştırılmış RNA polimeraz komplekslerinin analizine dayanıyordu. Son çalışmalar ışığında, RNA polimeraz komplekslerinin yapısal modelleri, büyüyen RNA ürünü ~15 nükleotitten daha uzun hale geldikçe, RNA ve bir sigma alanı arasında sterik bir çatışma olduğundan, sigmanın holoenzimden "dışarı itilmesi" gerektiğini öngörmüştür. Bununla birlikte, σ 70 ve bazen uzama boyunca çekirdek RNA polimeraz ile kompleks halinde bağlı kalabilir. Aslında, promotör-proksimal duraklama fenomeni, sigmanın erken uzama sırasında rol oynadığını gösterir. Tüm çalışmalar, promotör kaçışının, sigma-çekirdek etkileşiminin ömrünü başlangıçta çok uzundan (tipik bir biyokimyasal deneyde ölçülemeyecek kadar uzun) uzamaya geçişte daha kısa, ölçülebilir bir ömre indirdiği varsayımıyla tutarlıdır.
Sigma döngüsü
Uzun zamandır sigma faktörünün, transkripsiyonu başlattıktan sonra ana enzimi zorunlu olarak terk ettiği ve bunun başka bir ana enzime bağlanmasına ve başka bir bölgede transkripsiyonu başlatmasına izin verdiği düşünülüyordu. Böylece, sigma faktörü bir enzimmden diğerine geçiş yapacaktı. Bununla birlikte, sigma faktörünün ana enzimden zorunlu olarak ayrılmadığını göstermek için floresan rezonans enerji transferi kullanıldı. Bunun yerine, başlama ve uzama sırasında enzimle olan bağını değiştirir. Bu nedenle, sigma faktörü, başlatma sırasında güçlü bir şekilde bağlı durum ile uzama sırasında zayıf bağlı bir durum arasında döngü yapar.