ARN polimerasa III

En las células eucariotas, la ARN polimerasa III (también llamada Pol III) es una proteína que transcribe el ADN para sintetizar ARN ribosómico 5S, ARNt y otros ARN pequeños.

Los genes transcritos por RNA Pol III entran en la categoría de genes de "limpieza" Genes cuya expresión se requiere en todos los tipos de células y en la mayoría de las condiciones ambientales. Por lo tanto, la regulación de la transcripción de Pol III está principalmente ligada a la regulación del crecimiento celular y del ciclo celular y, por tanto, requiere menos proteínas reguladoras que la ARN polimerasa II. Sin embargo, en condiciones de estrés, la proteína Maf1 reprime la actividad de Pol III. La rapamicina es otro inhibidor de Pol III a través de su objetivo directo TOR.

Transcripción

El proceso de transcripción (por cualquier polimerasa) implica tres etapas principales:

• Iniciación, que requiere la construcción del complejo de polimerasa RNA en el promotor del gen
• Elongación, la síntesis de la transcripción del ARN
• Terminación, finalización de la transcripción del ARN y desmontaje del complejo de polimerasa del ARN

Iniciación

Pol III es inusual (en comparación con Pol II) ya que no requiere secuencias de control aguas arriba del gen, sino que normalmente depende de secuencias de control interno: secuencias dentro de la sección transcrita del gen (aunque las secuencias aguas arriba ocasionalmente se observan, por ejemplo, el gen U6 snRNA tiene una caja TATA aguas arriba como se ve en los promotores Pol II).

Hay tres clases de iniciación de Pol III, correspondientes a la iniciación de 5S rRNA, tRNA y U6 snRNA. En todos los casos, el proceso comienza con la unión de factores de transcripción a secuencias de control y finaliza con TFIIIB (actor Tde transcripción F de la polimerasa III B) siendo reclutado para el complejo y reuniendo Pol III. TFIIIB consta de tres subunidades: proteína de unión a TATA (TBP), un factor relacionado con TFIIB (BRF1 o BRF2 para la transcripción de un subconjunto de genes transcritos por Pol III en vertebrados) y una unidad B-doble prima (BDP1). La arquitectura general guarda similitudes con la de Pol II.

Clase I

Etapas típicas en la iniciación del gen 5S rRNA (también denominado clase I):

• TFIIIATCorrescripción Factor para polimerasa III A) se une a la secuencia de control intragénico (en la secuencia de ADN transcribida) 5S rRNA, el bloque C (también llamado caja C).
• TFIIIA sirve como una plataforma que reemplaza los bloques A y B para posicionar TFIIIC en una orientación con respecto al sitio de inicio de la transcripción que es equivalente a lo que se observa para los genes tRNA.
• Una vez que TFIIIC está vinculado al complejo TFIIIA-DNA, la asamblea de TFIIIB procede como se describe para la transcripción tRNA.

Clase II

Etapas típicas en la iniciación de un gen de ARNt (también denominado clase II):

• TFIIICTCorrescripción Factor para polimerasa III C) se une a dos secuencias de control intragénicas (en la secuencia transcribida de ADN), los bloques A y B (también denominado caja A y caja B).
• TFIIIC actúa como un factor de montaje que posiciona TFIIIB para atar a ADN en un sitio centrado aproximadamente 26 pares base arriba del sitio de inicio de la transcripción.
• TFIIIB es el factor de transcripción que monta Pol III en el sitio de inicio de la transcripción. Una vez que la TFIIIB está ligada al ADN, la TFIIIC ya no es necesaria. TFIIIB también desempeña un papel esencial en la apertura del promotor.

Clase III

Etapas típicas en la iniciación del gen U6 snRNA (también denominado clase III) (documentadas solo en vertebrados):

• SNAPcSNARN Acautivador Protein complex; subunidades: 1, 2, 3, 4, 5) (también denominado PBP y PTF) se unen al PSE (Proximal Sequence Element) centró aproximadamente 55 pares de base río arriba del sitio de inicio de la transcripción. Esta asamblea es muy estimulada por los factores de transcripción Pol II Oct1 y STAF que se unen a un DSE mejorador (como DSE)Distal Sequence Element) por lo menos 200 pares base arriba del sitio de inicio de la transcripción. Estos factores y elementos promotores se comparten entre la transcripción Pol II y Pol III de genes snRNA.
• SNAPc actúa para montar TFIIIB en una caja TATA centrado 26 pares base arriba del sitio de inicio de la transcripción. Es la presencia de una caja TATA que especifica que el gen snRNA es transcrito por Pol III en lugar de Pol II.
• El TFIIIB para la transcripción U6 snRNA contiene un paralogo Brf1 más pequeño, Brf2.
• TFIIIB es el factor de transcripción que monta Pol III en el sitio de inicio de la transcripción. La conservación de secuencias predice que TFIIIB que contiene Brf2 también juega un papel en la apertura del promotor.

Alargamiento

TFIIIB permanece unido al ADN después del inicio de la transcripción por Pol III, a diferencia de los factores σ bacterianos y la mayoría de los factores de transcripción basales para la transcripción de Pol II. Esto conduce a una alta tasa de reiniciación transcripcional de genes transcritos con Pol III. Un estudio realizado en Saccharomyces cerevisiae encontró que la tasa promedio de elongación de la cadena era de 21 a 22 nucleótidos por segundo, siendo la más rápida de 29 nucleótidos por segundo. Estas tasas fueron comparables a las tasas de elongación de la ARN polimerasa II encontradas en un estudio in vivo realizado en Drosophila. El análisis de los pasos individuales de la elongación de la cadena de ARN mostró que agregar U y Las cadenas de ARN terminadas en U eran lentas.

Terminación

La polimerasa III termina la transcripción en pequeños tramos de poliUs (5-6). En eucariotas, no se requiere un bucle en horquilla, pero puede mejorar la eficiencia de la terminación en humanos. En Saccharomyces cerevisiae se encontró que la terminación de la transcripción se producía en la secuencia T7GT6 y era progresiva. La presencia de transcritos con cinco, seis y siete residuos U y la lenta lectura del tramo T7 sugieren que la incorporación de una sola G en la cadena de ARN sirvió para restablecer las tasas de elongación total o sustancialmente.

ARN transcritos

Los tipos de ARN transcritos de la ARN polimerasa III incluyen:

• Transferencia de ARN
• 5S ribosomal RNA
• U6 RNA empliceosomal
• RNase P y RNase MRP RNA
• ARN 7SL (el componente RNA de la partícula de reconocimiento de señales)
• Vault RNAs
• Y ARN
• SINEs (elementos repetitivos intercalados cortos)
• 7SK RNA
• Varios microRNAs
• Varios ARN nucleolares pequeños
• Varios ARN antísicos reguladores de genes

Papel en la reparación del ADN

La ARN polimerasa III parece ser esencial para la reparación recombinacional homóloga de roturas de doble cadena de ADN. La ARN polimerasa III cataliza la formación de un híbrido transitorio de ARN-ADN en las roturas de doble cadena, un paso intermedio esencial en la reparación de roturas de doble cadena mediada por recombinación homóloga. Este paso protege de la degradación la cadena de ADN que sobresale en 3'. Después de que se forma el intermedio híbrido ARN-ADN transitorio, la cadena de ARN se reemplaza por la proteína RAD51, que luego cataliza el paso de invasión del ADN ss de recombinación homóloga.