RNA-polymerase III

Schematische voorstelling van de transcriptie

RNA-polymerase III is een RNA-polymerase, die betrokken is bij de productie van onder andere tRNA, siRNA en 5S rRNA en bestaat uit 17 subeenheden met een totale moleculaire massa van ongeveer 0,7 MDa. Het is de grootste RNA-polymerase en komt voor in het cytoplasma van de cel.

Voor het scheiden van de verschillende RNA-polymerasen wordt gebruikgemaakt van DEAE-Sephadex (diethylaminoethylcellulose; een ionenwisselaarhars) bij de ionenuitwisselingschromatografie. Deze techniek scheidt ze van elkaar in de volgorde van de extractie Ι, ΙΙ en ΙΙΙ door de concentratie van ammoniumsulfaat te verhogen. De enzymen werden vernoemd naar de volgorde van extractie RNA-polymerase I, RNA-polymerase II en RNA-polymerase III.^[1]

Subeenheden

Saccharomyces cerevisiae Pol III subeenheden	Synoniemen	Al of niet in de andere RNA-polymerasen voorkomend	Menselijk gen	Aantal proteïnogene aminozuren[2]	Menselijke Pol III subeenheden
RPC1	RPC155, hRPC155	III	POLR3A[3]	1390	hRPC155, RNA polymerase subunit A
RPC2	FLJ10388, C128	III	POLR3B[4]	1133	RNA polymerase subunit B
RPC3	RPC62	III	POLR3C[5]	534	RNA polymerase subunit C
RPC4	TSBN51	III	POLR3D[6]	398	RNA polymerase subunit D
RPC5	SIN, FLJ10509	III	POLR3E[7]	708	RNA polymerase subunit C5
RPC6	RPC39	I, II, III, IV, V	POLR3F[8]	316	RNA polymerase F
RPC7	RPC31	III	POLR3G[9]	223	RNA polymerase G
RPC8	KIAA1665	I, II, III, IV, V	POLR3H[10]	204	RNA polymerase H
RPC9		III	POLR3I[11]	148	RNA polymerase III subunit RPC9
RPC10		III	POLR3J[12]	108	RNA polymerases I, II en III subunit RPABC4
RPC11		I, II, III, IV, V	POLR3K[13]	110	RNA polymerase III subunit K
RPA40	RPCA1, RPC40, AC40	I, III	POLR1A[14]	346	hRPA40, RNA polymerase I subunit C
RPB14	RPABC1, ABC27	I, II, III	POLR2E[15]	210	hRPB5, RNA polymerase II subunit E
RPB6	RPABC2, ABC23	I, II, III	POLR2F[16]	127	hRPB6, RNA polymerase II subunit F
RPB8	RPABC3, ABC14,5	I, II, III	POLR2H[17]	149	hRPB8, RNA polymerase II subunit H
RPB11	ABC10β, RPABC4	I, II, III	POLR2K[18]	70	hRPB10, RNA polymerase II subunit K
RPB12	ABC10α, RPABC5	I, II, III	POLR2L[19]	67	hRPB12, RNA polymerase II subunit L

Getranscribeerde RNA's

De typen RNA's, die door RNA-polymerase III getranscribeerd worden, zijn:

• Transfer RNAs^[20]
• 5S ribosomaal RNA^[20]
• U6 spliceosomaal RNA^[20]
• RNase P (Ribonuclease P) en RNase MRP RNA^[20]
• 7SL RNA (de RNA-component van het signaalherkenningsdeeltje (SRP))^[20]
• Vault RNA's (Vault=vault cytoplasmatisch ribonucleoproteïne)^[20]
• Y RNA^[20]
• SINE's (SINE = Engels voor kort verspreid kernelement)^[20]
• 7SK RNA^[20]
• siRNA (small interfering RNA)
• Verscheidene microRNA's^[20]
• Verscheidene small nucleolar RNA's (snoRNA)^[20]
• Verscheidene genregulerende antisense-RNA's^[21]

Bepaling type RNA-polymerase

Alfa-amanitine wordt door zijn werkingsmechanisme ook veelal gebruikt als een stuk gereedschap in wetenschappelijke studies in moleculaire biologie en biologisch onderzoek. Het kan gebruikt worden om te bepalen welke vormen van RNA-polymerase aanwezig zijn. Men test dan de gevoeligheid van de RNA-polymerase in aanwezigheid van alfa-amanitine. RNA-polymerase I, RNA-polymerase IV en RNA-polymerase V zijn ongevoelig, RNA-polymerase II zeer gevoelig en RNA-polymerase III is enigszins gevoelig voor alfa-amanitine.^[22]

RNA-polymerase III-transcriptiecyclus

Rol van de transcriptiefactor bij de regulering van de genexpressie

Klaverbladvorm van tRNA

Bij de transcriptie worden drie hoofdstadia onderscheiden:^[23]

1. Initiatie: de binding van het RNA-polymerasecomplex aan de promotoren van de genen met behulp van transcriptiefactoren.
2. Elongatie: de actuele transcriptie van het merendeel van genen in de overeenkomstige RNA-sequentie.
3. Terminatie: het stoppen van de RNA-transcriptie en het ontmantelen van het RNA-polymerasecomplex.

RNA-polymerase III werkt samen met de drie transcriptiefactors: TFIIIA, TFIIIB en TFIIIC.

Initiatie

RNA-polymerase III heeft in het algemeen voor de initiatie geen bovenstroomse controle genen nodig, omdat het gebruik maakt van interne controle sequenties in het transcriptiegebied. Soms zijn er wel bovenstroomse controle genen nodig, zoals bij het U6 snRNA-gen dat een bovenstroomse TATA-box heeft, net zoals bij RNA-polymerase II promotoren.

Klasse I

Stadia bij de 5S-rRNA-gen initiatie:

1. TFIIIA (Transcriptie Factor voor polymerase III A) bindt aan de intragenetische (liggend in de te transcriberende DNA-sequentie) 5S-rRNA controle sequentie, het C Blok (ook box C genoemd).
2. TFIIIA werkt als een platform dat de A en B blokken vervangt voor de positionering van TFIIIC in een oriëntatie dat rekening houdt met de startplaats van de transcriptie en is vergelijkbaar met het proces bij tRNA genen. De A- en B -blokken vallen samen met de D- en TPsiC-lussen van het tRNA.
3. Wanner TFIIIC is gebonden aan het TFIIIA-DNA complex, begint de vorming van TFIIIB, zoals beschreven is bij de tRNA-transcriptie.

Een voorbeeld van een somatisch 5S-rRNA-gen is dat van de klauwkikker (Xenopus laevis) dat drie interne sequenties heeft voor een efficiënte transcriptie: een A blok dat ligt tussen +50 en +64, een B blok tussen +67 en +72 en een C blok tussen +80 en +97.^[24]

Klasse II

Stadia bij de tRNA-gen initiatie:

1. TFIIIC (Transcriptie Factor voor polymerase III C) bindt aan twee intragenetische controle sequenties, de A- en B-blokken (ook box A en box B genoemd).^[25]
2. TFIIIC werkt als een vormingsfactor dat het TFIIIB aan het DNA bindt op een plaats ongeveer 26 basenparen bovenstrooms van de startplaats van de transcriptie. TFIIIB (Transcriptioe Factor voor polymerase III B) bestaat uit de drie subeenheden:
   1. het TBP (TATA Bindings Proteïne),
   2. het RNA-polymerase II transcriptiefactor TFIIB verwante proteïne, BRF1 (of BRF2 voor transcriptie van de subeenheid van RNA-polymerase III-getranscribeerde genen bij gewervelden) en
   3. het BDP1.^[26]
3. TFIIB is de transcriptiefactor dat het RNA-polymerase III vormt op de startplaats van de transcriptie. Wanneer TFIIB gebonden is aan het DNA, is TFIIIC niet langer nodig. TFIIB speelt ook een essentiële rol bij de opening van de promotor.

TFIIB blijft gebonden aan het DNA na de initiatie van de transcriptie door RNA-polymerase III. Hierdoor ontstaat een hoge snelheid van transcriptionele herinitiatie van RNA-polymerase III-getranscribeerde genen.

Klasse III

Stadia bij de U6 snRNA-gen initiatie (alleen onderzocht bij gewervelden):

1. SNAPc (SNRNA Activerend Proteïne complex) (ook PBP (CREB-bindingseiwit) en PTF genoemd) bindt aan het PSE (Proximaal Sequentie Element) op een plaats ongeveer 55 basenparen bovenstrooms van de startplaats van de transcriptie. De vorming wordt sterk gestimuleerd door de RNA-polymerase II transcriptiefactoren Oct1 (een Octamer transcriptiefactor bindt aan de "ATTTGCAT"-sequentie} en STAF (Selenocysteïne tRNA-gen Transcriptie Activerings Factor), die binden aan een enhancerachtig DSE (Distaal Sequentie Element) ten minste 200 basenparen bovenstrooms van de startplaats van de transcriptie. Deze factoren en promotor elementen komen gezamenlijk voor tussen de RNA-polymerase II en III transcriptie van snRNA-genen.
2. SNAPc zorgt voor de vorming van TFIIB aan de TATA-box op 26 basenparen bovenstrooms van de startplaats van de transcriptie. De aanwezigheid van de TATA-box zorgt voor de transcriptie van het snRNA-gen en niet door RNA-polymerase II.
3. De TFIIB voor U6 snRNA transcriptie bevat een kleinere paraloog van BRF1: BRF2.
4. TFIIB is de transcriptiefactor voor de vorming van RNA-polymerase III aan de startplaats van de transcriptie.

Elongatie

Simpel diagram van de elongatie met promotor elementen en RNAP (RNAP = RNA-polymerase)

De RNA-synthese kan worden gestart en de RNA-streng groeit in 5' → 3'-richting. Deze fase wordt elongatie genoemd. Tijdens de elongatie moet telkens het dubbelstrengs-DNA uit elkaar worden gehouden vlak voor de RNA-polymerase. Dit wordt door een transcriptiefactor bewerkstelligd, namelijk TFIIH (transcriptiefactor II met helicase activiteit). Er wordt na de elongatie geen 5'-cap aangebracht, zoals bij de andere polymerasen. Bij U6 snRNA vindt wel monomethylering van een γ-fosfaatrest plaats.

Terminatie

Voorbeeld van een haarspeldlus bij RNA

RNA-polymerase III stopt de transcriptie op een klein polyTs (polythymines) gedeelte (5-6). Bij eukaryoten is een haarspeldlus niet nodig, maar wel bij prokaryoten.

Externe link

• RNA-polymerase III transcriptie cyclus bij tRNA

Bronnen, noten en/of referenties

1. (en) Young, Richard A. (28 november 2003). RNA Polymerase II. Annual Review of Biochemistry 60 (1): 689–715. DOI: 10.1146/annurev.bi.60.070191.003353.
2. UniProt
3. HGNC
4. HGNC
5. HGNC
6. HGNC
7. HGNC
8. HGNC
9. HGNC
10. HGNC
11. UniProt
12. UniProt
13. HGNC
14. HGNC
15. HGNC
16. HGNC
17. HGNC
18. HGNC
19. HGNC
20. (December 2007). The expanding RNA polymerase III transcriptome. Trends Genet. 23 (12): 614–22. PMID 17977614. DOI: 10.1016/j.tig.2007.09.001.
21. (February 2007). New small nuclear RNA gene-like transcriptional units as sources of regulatory transcripts. PLoS Genet. 3 (2): e1. PMID 17274687. PMC 1790723. DOI: 10.1371/journal.pgen.0030001.
22. Meinecke and S. Meinecke-Tillmann (1993). "Effects of -amanitin on nuclear maturation of porcine oocytes in vitro". Journal of Reproduction and Fertility 98 (1): 195–201. doi:10.1530/jrf.0.0980195. PMID 8345464.
23. Tomasz W. Turowski and David Tollervey, Transcription by RNA polymerase III: insights into mechanism and regulation, Biochem Soc Trans. 2016 Oct 15; 44(5): 1367–1375.
24. Marvin R. Paule and Robert J. White1, Transcription by RNA polymerases I and III, Nucleic Acids Res., 2000 March 15; 28(6): 1283–1298
25. (October 1998). The activity binding to the termination region of several pol III genes represents a separate entity and is distinct from a novel component enhancing U6 snRNA transcription.. Nucleic Acids Research 26 (19): 4324–31. PMID 9742231. PMC 147850. DOI: 10.1093/nar/26.19.4324.
26. (May 2002). Essential roles of Bdp1, a subunit of RNA polymerase III initiation factor TFIIIB, in transcription and tRNA processing.. Molecular and cellular biology 22 (10): 3264–75. PMID 11971960. PMC 133792. DOI: 10.1128/MCB.22.10.3264-3275.2002.