Transcription

Transcription은 유전 정보를 저장하고 있는 DNA의 gene 부분을 가지고 이와 complimentary 한 RNA sequence를 만드는 과정이다.

Transcription이 일어나는 과정은 Initiation, Elongation, Termination 과정이 있다.

1. Initiation

RNA polymerase (1HQM) structure 

RNA polymerase의 holo enzyme은 core enzyme (a2,b,b',w)과 sigma-factor로 이루어져 있다. Holo enzyme이 promoter 자리를 스캔하고, sigma subunit이 promoter의 -35, -10 sequence와 interact 해서 RNA polymerase가 그 자리에 잘 붙을 수 있도록 도와준다.

전체적인 과정은 다음과 같다.

1) Closed promoter complex 형성 : Holoenzyme과 promoter가 결합한다.

2) Open promoter complex 형성 : -10 ~ ts 사이의 unwound region 이 풀어지면서 벌어진다. (17 b.p. 정도). Transcription bubble 형성. 이 부분은 A-T (이중결합) 가 풍부한 자리이다. 이렇게 풀린 자리에는 RNA polymerase의 metal active site (Mg2+)가 결합한다. 그리고 이 부분이 열리게 되면 -10 box는 좀 더 5'쪽으로 이동한 extended -10 box 가 역할을 대체한다. - 검증실험 : Adenine에 dimethyl sulfate (DMS) 를 넣어주면 염기의 N1 부분이 methyl화 되고, T와 base paring을 하지 못한다. 실제로 DNA double stand에 RNA polymerase를 붙여서 bubble을 형성시키고, DMS 넣어서 A의 부분을 methyl 화 시켜 T와 base paring 못하게 했다. 그리고 single strand만 다 잘라봤더니, 결국 -9 ~ +3 사이에서 그 fragment를 확인할 수 있었다.

3) Initial transcribing complex  : 처음 10 개정도의 nucleotides를 합성한다.

4) Promoter clearance : sigma factor는 분리되어서 다른 core enzyme과 결합하여 새로운 initiation을 시작한다. 이후에 RNA-DNA hybrid가 안정해지면 core enzyme도 밖으로 나온다. Elongation 단계가 시작된다. 

 

2. Elongation

RNA pol 의 core pol 중에서는 b subunit이 중요한 역할을 함. - 검증실험 : 1)  a2, b, b', w 5개의 subunit을 rifampsin에 내성을 갖거나 갖지 않도록 만들었다. 그중 b 만 내성 갖고 있고 나머지는 내성 못가져도 elongation이 일어났음. 2) Elongaton에서 RNA pol에 의해 phosphodiester bond를 형성하게 되는데, P32 labeled 된 애를 직접 3'-OH 말단에 붙이게 하고 그 때 RNA pol에 열처리 해서 subunit 별로 쪼개버리고 gel에 올림. 그 결과 b에서 p32가 보였음.elongation이 5' -> 3' 방향으로 일어나는데, 구체적으로는 생성된 RNA 의 3' 말단의 -OH기가 새로 들어올 nucleotide triphosphate (NTP)의 a-phosphate 부분을 attack 해서 가져오고 나머지  ppi는 떨어져 나간다. 이 과정은 RNA pol 의 도움을 받아 favorable 한 과정임.

 

3. Termination

1) Hairpin oligo U structure 이 termination signal로 작용. RNA pol이 멈추고, DNA를 놓아준다.

2) rho protein 이 RNA-DNA hybrid 구조를 파괴해서 종료시킴.