Bei der eukaryotischen Transkription von mRNAs werden Terminator-Signale von Proteinfaktoren erkannt, die mit der RNA-Polymerase II assoziiert sind und die den Terminierungsprozess auslösen. Sobald die Poly-A-Signale in die mRNA transkribiert sind, werden die Proteine Cleavage and Polyadenylation Specificity Factor (CPSF) und Cleavage Stimulation Factor (CstF) von der carboxylterminalen Domäne der RNA-Polymerase II auf das Poly-A-Signal übertragen. Diese beiden Faktoren rekrutieren dann andere Proteine an die Stelle, um das Transkript zu spalten, die mRNA vom Transkriptionskomplex zu befreien und eine Kette von etwa 200 A-Wiederholungen an das 3′-Ende der mRNA anzuhängen, ein Prozess, der als Polyadenylierung bekannt ist. Während dieser Verarbeitungsschritte transkribiert die RNA-Polymerase mehrere hundert bis einige tausend Basen lang weiter und löst sich schließlich durch einen unklaren Mechanismus von der DNA und dem stromabwärts gelegenen Transkript; es gibt zwei grundlegende Modelle für dieses Ereignis, die als Torpedo- und allosterisches Modell bekannt sind.
Torpedo-ModellEdit
Nachdem die mRNA fertiggestellt und an der Poly-A-Signalsequenz abgespalten wurde, bleibt der übrig gebliebene (restliche) RNA-Strang an die DNA-Vorlage und die RNA-Polymerase II-Einheit gebunden und wird weiter transkribiert. Nach dieser Spaltung bindet eine so genannte Exonuklease an den restlichen RNA-Strang und entfernt die frisch transkribierten Nukleotide nacheinander (auch „Abbau“ der RNA genannt), wobei sie sich auf die gebundene RNA-Polymerase II zubewegt. Diese Exonuklease ist beim Menschen XRN2 (5′-3′ Exoribonuklease 2). Nach diesem Modell baut XRN2 die nicht verkappte Rest-RNA von 5′ nach 3′ ab, bis sie die RNA pol II-Einheit erreicht. Dadurch wird die Exonuklease veranlasst, die RNA pol II-Einheit abzustoßen, während sie sich an ihr vorbeibewegt, wodurch die Transkription beendet und gleichzeitig der restliche RNA-Strang gesäubert wird.
Ähnlich wie bei der Rho-abhängigen Terminierung löst XRN2 die Dissoziation der RNA-Polymerase II aus, indem sie entweder die Polymerase von der DNA-Vorlage abstößt oder die Vorlage aus der RNA-Polymerase zieht. Der Mechanismus, durch den dies geschieht, bleibt jedoch unklar, und es wurde bestritten, dass dies die einzige Ursache für die Dissoziation ist.
Um die transkribierte mRNA vor dem Abbau durch die Exonuklease zu schützen, wird dem Strang eine 5′-Kappe hinzugefügt. Dabei handelt es sich um ein modifiziertes Guanin, das an die Vorderseite der mRNA angehängt wird und verhindert, dass die Exonuklease bindet und den RNA-Strang abbaut. Ein 3′-Poly(A)-Schwanz wird zum Schutz vor anderen Exonukleasen ebenfalls an das Ende eines mRNA-Strangs angehängt.
Allosterisches ModellBearbeiten
Das allosterische Modell legt nahe, dass die Terminierung aufgrund der strukturellen Veränderung der RNA-Polymerase-Einheit nach der Bindung an oder dem Verlust einiger ihrer assoziierten Proteine erfolgt, wodurch sie sich nach dem Signal vom DNA-Strang löst. Dies würde geschehen, nachdem die RNA pol II-Einheit die Poly-A-Signalsequenz transkribiert hat, die als Terminator-Signal wirkt.
RNA-Polymerase ist normalerweise in der Lage, DNA effizient in einzelsträngige mRNA zu transkribieren. Bei der Transkription über die Poly-A-Signale auf der DNA-Vorlage wird jedoch eine Konformationsverschiebung in der RNA-Polymerase durch den vorgeschlagenen Verlust von assoziierten Proteinen aus ihrer carboxylterminalen Domäne induziert. Diese Konformationsveränderung verringert die Prozessivität der RNA-Polymerase und macht das Enzym anfälliger für die Dissoziation von seinem DNA-RNA-Substrat. In diesem Fall wird die Terminierung nicht durch den Abbau der mRNA abgeschlossen, sondern durch die Begrenzung der Elongationseffizienz der RNA-Polymerase, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die Polymerase dissoziiert und ihren aktuellen Transkriptionszyklus beendet.