Nella trascrizione eucariotica degli mRNA, i segnali terminatori sono riconosciuti da fattori proteici che sono associati alla RNA polimerasi II e che innescano il processo di terminazione. Una volta che i segnali poly-A sono trascritti nell’mRNA, le proteine cleavage and polyadenylation specificity factor (CPSF) e cleavage stimulation factor (CstF) si trasferiscono dal dominio terminale carbossilico della RNA polimerasi II al segnale poly-A. Questi due fattori poi reclutano altre proteine al sito per tagliare la trascrizione, liberando l’mRNA dal complesso di trascrizione, e aggiungere una stringa di circa 200 ripetizioni A all’estremità 3′ dell’mRNA in un processo noto come poliadenilazione. Durante queste fasi di elaborazione, l’RNA polimerasi continua a trascrivere per diverse centinaia o poche migliaia di basi e alla fine si dissocia dal DNA e dal trascritto a valle attraverso un meccanismo poco chiaro; ci sono due modelli di base per questo evento noto come modello a siluro e modello allosterico.
Modello a siluroModifica
Dopo che l’mRNA viene completato e scisso dalla sequenza di segnale poly-A, il filamento di RNA rimasto (residuo) rimane legato al modello di DNA e all’unità di RNA polimerasi II, continuando ad essere trascritto. Dopo questa scissione, una cosiddetta esonucleasi si lega al filamento di RNA residuo e rimuove i nucleotidi appena trascritti uno alla volta (chiamata anche ‘degradazione’ dell’RNA), muovendosi verso l’RNA polimerasi II legata. Questa esonucleasi è XRN2 (5′-3′ esoribonucleasi 2) negli esseri umani. Questo modello propone che XRN2 proceda a degradare l’RNA residuo non tappato da 5′ a 3′ fino a raggiungere l’unità RNA pol II. Questo fa sì che l’esonucleasi “spinga via” l’unità di RNA pol II mentre la oltrepassa, terminando la trascrizione mentre pulisce anche il filamento di RNA residuo.
Similmente alla terminazione Rho-dipendente, XRN2 innesca la dissociazione della RNA polimerasi II spingendo la polimerasi fuori dal DNA template o tirando il template fuori dalla RNA polimerasi. Il meccanismo con cui questo accade rimane poco chiaro, tuttavia, ed è stato contestato per non essere l’unica causa della dissociazione.
Al fine di proteggere l’mRNA trascritto dalla degradazione da parte dell’esonucleasi, viene aggiunto un tappo 5′ al filamento. Si tratta di una guanina modificata aggiunta alla parte anteriore dell’mRNA, che impedisce all’esonucleasi di legarsi e degradare il filamento di RNA. Una coda 3′ poly(A) è aggiunta alla fine di un filamento di mRNA per la protezione da altre esonucleasi pure.
Modello allostericoModifica
Il modello allosterico suggerisce che la terminazione avviene a causa del cambiamento strutturale dell’unità di RNA polimerasi dopo il legame con o la perdita di alcune delle sue proteine associate, facendola staccare dal filamento di DNA dopo il segnale. Questo avverrebbe dopo che l’unità di RNA pol II ha trascritto la sequenza di segnale poly-A, che funge da segnale di terminazione.
L’RNA polimerasi è normalmente capace di trascrivere il DNA in mRNA a filamento singolo in modo efficiente. Tuttavia, al momento di trascrivere sopra i segnali poly-A sul modello di DNA, un cambiamento conformazionale è indotto nella RNA polimerasi dalla perdita proposta di proteine associate dal suo dominio terminale carbossilico. Questo cambiamento di conformazione riduce la processività della RNA polimerasi rendendo l’enzima più incline a dissociarsi dal suo substrato DNA-RNA. In questo caso, la terminazione non è completata dalla degradazione dell’mRNA ma è invece mediata dalla limitazione dell’efficienza di elongazione dell’RNA polimerasi e quindi aumentando la probabilità che la polimerasi si dissoci e termini il suo attuale ciclo di trascrizione.