転写 (生物学)
ρ因子は全て同じサブユニットから構成された六量体である。全体は、転写産物とDNAとの二重らせんを通す環構造となっているが、この輪は一部が切れている。そのうえ、切れ目を隔てた2つのサブユニットは12Åほど輪の軸方向に離れていて、すなわち小さならせん(ピッチは45Å)となっている。。サブユニットは全てRNAと結合する部位を持ち、次から次へとRNAに結合するサブユニットをジグザグに変えると考えられている。
ρ因子はDNAの転写終結部位の上流にあるρ因子結合部位 rho loading site で転写産物に結合する。この配列はシトシンを多く含む60〜100ntで、比較的ランダムな二次構造を形成している。ρ因子が実際に結合するには先の条件を満たす40ntの配列が最もいい。このρ因子結合部位を転写することで、実際に迎え入れるrut部位 Rho utilization sites:rut sites という配列がRNAに現れる。
一方、真核生物は、転写を細胞核内でのみ行い、多数の酵素が関る複雑な機構を使っている。最後の古細菌は、細胞質中で転写を行う点は細菌と同じだが、転写機構そのものは真核生物に類似している。
転写産物はRNA合成酵素RNAポリメラーゼ RNA polymerase (DNA依存性RNAポリメラーゼ DNA-dependent RNA polymerase )により合成される。この酵素はssDNAと結合すると、それと相補的なRNA鎖を合成する。したがって、RNAポリメラーゼが結合する方を鋳型鎖template strand または転写鎖;(-)鎖、もう片方は非鋳型鎖 nontemplate strand あるいは非転写鎖;(+)鎖である。また、転写産物が(-)鎖と相補的であるからその塩基配列は(+)鎖に等しい。よって、(+)鎖こそが遺伝情報を保持しているといえ、コード鎖 coding strand またはセンス鎖 sense strand (センス=意味)ともいう。それにちなんで(-)鎖をアンチコード鎖やアンチセンス鎖 antisense strand という。ただし、転写産物と(+)鎖は完全に同じ存在というわけではなく、(+)鎖におけるチミンは転写産物でウラシルに置き換わっているし、DNAとRNAという違いも忘れてはならない。
DNA上のどこからどこまでを転写の範囲とするかは(-)鎖の塩基配列により決まっており、この範囲を転写単位 transcription unit としてオペロン operon という。細菌のDNAには数百のオペロンがあり、真核細胞では数千のオペロンを持つ。
本体も活性部位も動かず、DNAが活性部位へ連続して移動するという説。RNAポリメラーゼは、コードを巻き戻す掃除機のようにDNAを引き込む。内部でDNAはたわんだssDNAとなって溜まる。
現在ではしわ寄せモデルが真実に近いと予想されている。根拠の一つは、転写初期のRNAポリメラーゼはDNA上を静止し、下流DNAをほどいて内部へ引き込むという単分子解析の結果である。
10nt以上のRNA合成に成功すると、RNAポリメラーゼはプロモーターを脱出 escape して伸長段階へ突入する(4)。合成されたRNAはホロ酵素内部で塩基対を形成しているが、これが収まりきらなくなってRNA出口通路へ抜く。また、ホロ酵素とプロモーター間の結合は全て断つ。ホロ酵素の構成要素の一つであるσサブユニットも本体との結合が弱くなる。脱出に当たり、しわ寄せモデルでほどかれたDNAが巻き戻り、同時に転写バブルが22〜24ntから12〜14ntに縮む。この過程がRNAポリメラーゼ-プロモーターとコア酵素-シグマサブユニット間の結合の切断に要する自由エネルギーを供給する。
RNAポリメラーゼIによる転写においては、プロモーターは、-200〜-65の範囲に存在する上流制御要素(UCE; upstream controling element)と呼ばれる領域と、-45〜+20の範囲に存在するTATAボックスを含むコアプロモーター(CPE; core promoter element)と呼ばれる領域の二つの部分からなる。
転写に関与する因子としては、
UBF:UCE結合因子
SL1
の二つが知られている。UBFはUCEに結合し、SL1のTATAボックスへの結合を促進すると言われている。SL1はCPEへの弱い結合能を示すが、転写の開始において必須である。SL1はまた、Pol Iとも会合する。
SL1は更に、
TBP:TATA結合蛋白質
TAF:Pol I会合因子 TAFI 110 TAFI 68 TAFI 48
といったの因子の複合体となっている。
また、転写伸長に関わる因子として、
TIF-1C
も知られている。