転写 (生物学)
伸長段階でDNAは開放型複合体の時と同様にホロ酵素内を通る。巨大なβとβ’サブユニットの間に下流域が入り込み、入り口で分離して別々の道を往く。それぞれ専用の通路に出た後、ホロ酵素の背で二重らせんを再構成する。基質のリボヌクレオシド三リン酸も専用の入り口から入る。鋳型鎖と塩基対形成しているのは伸長中の3’末端の8か9ntだけで、ほかの剥がれた部分はRNA出口通路から外へ出る。
転写バブルの大きさは伸長段階を通して一定で、ホロ酵素は1bp(塩基対)ほどくと同時に後方で1bp再会合させる。DNAのような二重らせんの高分子を酵素がほどくとき、捻じれてしまうことが大きな問題となる。これを解消しつつ転写バブルを移動させる方法については2通り考えられている。一つは、鋳型鎖の下流が二重らせんを緩めるよう回転し、転写された後に巻き戻るというもの。しかし、回転によってDNAの立体構造に大きなひずみを生むことは避けられない。このひずみは、DNAスーパーコイル(DNA supercoil)あるいはDNA超らせん(DNA superhelix)と呼ばれる。DNA複製にも同じ問題(DNA複製#DNAのよじれの解消を参照)は生じる。
↑ 二重らせんを形成しているDNAを二本鎖DNA double-stranded DNA、一本だけの状態で遊離しているものを一本鎖DNA single-stranded DNA と呼ぶ。それぞれdsDNA、ssDNAと略す。
1 2 RNAポリメラーゼが転写を実行するためにDNA上に構築する複合体をRNAポリメラーゼホロ酵素もしくは単にホロ酵素と呼ぶ。α1,α2、β、β’、σ、ωの6つのサブユニットから構成され、全体はカニのはさみに似ている。1つで複合体のほぼ半分を占める2つの爪はそれぞれ巨大なβ、β’サブユニットで、この内部を活性中心溝という。転写の活性部位は活性中心溝の奥、爪の付け根に存在する。
↑ 開放型プロモーター複合体形成に伴う、ssDNAの領域を転写バブルという。その大きさについては様々な方法での測定例がある。1978年にTao-shih HsiehとJames Wangは、大腸菌のRNAポリメラーゼはT7ファージの初期プロモーターを約10bpほど分解すると算定した。1979年にウルリッチ・ジーベンリスト Ulrich Siebenlist が行った実験では、観測されたのは12bpだった。ただし、この結果は実際よりも小さい可能性が指摘されている。
また、DNAのメチル化なども重要なキーワードの一つである。メチル化DNAはゲノムインプリンティングなどに関与するとされる。メチル化DNAを特異的に認識するタンパク質(メチル化DNA結合タンパク質, MBD)は、クロマチン構造を変換する酵素複合体を誘導することが考えられている。
一般にDNAのメチル化は転写の抑制となり、特定の遺伝子が特定の組織で発現するメカニズムの原因であると考えられている。また、DNAのメチル化はヒストンのアセチル化やメチル化と結びついており、細胞分裂の際にコピーされた染色体にヒストンのアセチル化やメチル化が引き継がれる。
ホロ酵素本体は動かず、転写を実行する活性部位が移動するという説。RNAポリメラーゼ内に柔軟な部分があると仮定し、これが下流へ向かって伸びることで活性部位を持つ前部が連続して転写を実行する。中断時に縮み、活性部位を開始位置に戻す。