P-TEFb – Wikipedia

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Abbildung 1. Kontrolle der Verlängerung der RNA-Polymerase II. Pol II wird kurz nach der Initiierung von negativen Elongationsfaktoren (DSIF und NELF) kontrolliert. P-TEFb vermittelt einen Übergang in die produktive Verlängerung durch Phosphorylierung der beiden negativen Faktoren und der Polymerase und wird durch Assoziation mit dem 7SK-snRNP reguliert.

Der positive Transkriptionsverlängerungsfaktor, P-TEFbist ein Multiproteinkomplex, der eine wesentliche Rolle bei der Regulation der Transkription durch RNA-Polymerase II (Pol II) in Eukaryoten spielt.[1] Unmittelbar nach der Initiierung wird Pol II in den proximalen Pausenpositionen des Promotors auf der Mehrzahl der menschlichen Gene gefangen (1).[2][3] P-TEFb ist eine Cyclin-abhängige Kinase, die den DRB-Empfindlichkeits-induzierenden Faktor (DSIF) phosphorylieren kann.[4] und negativer Dehnungsfaktor (NELF),[5] sowie die carboxylterminale Domäne der großen Untereinheit von Pol II[6] und dies bewirkt den Übergang in eine produktive Verlängerung, die zur Synthese von mRNAs führt. P-TEFb wird teilweise durch eine reversible Assoziation mit dem 7SK-snRNP reguliert.[7] Die Behandlung von Zellen mit den P-TEFb-Inhibitoren DRB oder Flavopidirol führt zu einem Verlust der mRNA-Produktion und letztendlich zum Zelltod.[6][8]

Entdeckung, Zusammensetzung und Struktur[edit]

Figure 2. Struktur von P-TEFb, gebunden an HIV Tat. PDB ID: 3MIA Cdk9 (blau), Cyclin T1 (cyan), Tat (orange), ATP (magenta), Magnesium (lila), Zinkatome (gelb).

P-TEFb wurde als ein Faktor identifiziert und gereinigt, der für die Erzeugung von Transkripten mit langem Abfluss unter Verwendung eines von Drosophila-Zellen abgeleiteten In-vitro-Transkriptionssystems benötigt wird.[9] Es ist eine Cyclin-abhängige Kinase, die die katalytische Untereinheit Cdk9 und eine regulatorische Untereinheit Cyclin T in Drosophila enthält.[10] Beim Menschen gibt es mehrere Formen von P-TEFb, die Cdk9 und eine von mehreren Cyclin-Untereinheiten, Cyclin T1, T2 und K, enthalten.[11][12] P-TEFb assoziiert mit anderen Faktoren, einschließlich des Bromodomänenproteins BRD4,[13] und wird in Verbindung mit einem großen Proteinkomplex gefunden, der als Super-Elongationskomplex bezeichnet wird.[14][15] Wichtig für das AIDS-Virus HIV ist, dass P-TEFb vom HIV-Tat-Protein angegriffen wird[16] Dies umgeht die normale zelluläre P-TEFb-Kontrolle und bringt P-TEFb direkt zur proximalen pausierten Polymerase des Promotors im HIV-Genom.[17][18]

Die Strukturen von menschlichem P-TEFb, das Cdk9 und Cyclin T1 enthält, und des HIV-Tat-P-TEFb-Komplexes wurden unter Verwendung von Röntgenkristallographie gelöst. Die erste gelöste Struktur zeigte, dass die beiden Untereinheiten so angeordnet waren, wie es in anderen Cyclin-abhängigen Kinasen gefunden wurde.[19] Drei Aminosäuresubstitutionen wurden versehentlich in die für die ursprüngliche Struktur verwendeten Untereinheiten eingeführt, und eine anschließende Strukturbestimmung unter Verwendung der richtigen Sequenzen zeigte die gleiche Gesamtstruktur mit Ausnahme einiger signifikanter Änderungen um das aktive Zentrum.[20] Die Struktur von an P-TEFb gebundenem HIV-Tat zeigte, dass das virale Protein ausgedehnte Kontakte mit der Cyclin-T1-Untereinheit bildet (Abbildung 2).[20]

Regulation von P-TEFb[edit]

Abbildung 3. Reversible Assoziation von P-TEFb mit dem 7SK-snRNP. P-TEFb wird durch Brd4 oder HIV Tat aus dem 7SK-snRNP freigesetzt. HEXIM wird ausgestoßen und die beiden Proteine ​​werden durch hrRNPs ersetzt. Die Umkehrung dieses Prozesses erfordert andere unbekannte Faktoren.

Aufgrund seiner zentralen Rolle bei der Kontrolle der eukaryotischen Genexpression unterliegt P-TEFb einer strengen Regulation auf der Ebene der Transkription der für die Untereinheiten kodierenden Gene, der Translation der mRNAs der Untereinheiten, des Umsatzes der Untereinheiten und auch durch einen ungewöhnlichen Mechanismus, an dem die beteiligt ist 7SK snRNP.[7] Wie in 3 gezeigt, wird P-TEFb im 7SK-snRNP durch das doppelsträngige RNA-Bindungsprotein HEXIM (HEXIM1 oder HEXIM2 beim Menschen) gehalten. HEXIM, gebunden an 7SK-RNA oder irgendeine doppelsträngige RNA, bindet an P-TEFb und hemmt die Kinaseaktivität.[21][22] Es werden immer zwei andere Proteine ​​gefunden, die mit 7SK-RNA assoziiert sind. Das Methylphosphase-Capping-Enzym MEPCE setzt eine Methylgruppe auf das Gammaphosphat des ersten Nukleotids der 7SK-RNA[23] und das La-verwandte Protein LARP7 bindet an das 3′-Ende von 7SK.[24][25] Wenn P-TEFb aus dem 7SK-snRNP extrahiert wird, erfährt die 7SK-RNA eine Konformationsänderung, HEXIM wird ausgestoßen und hnRNPs ersetzen die entfernten Faktoren.[7] Die erneute Sequestrierung von P-TEFb erfordert eine weitere Umlagerung der RNA, die Bindung von HEXIM und dann von P-TEFb. In schnell wachsenden Zellen ist das 7SK-snRNP die vorherrschende Form von P-TEFb. Zur Durchsicht.[26]

Verweise[edit]

  1. ^ Zhou Q, Li T, Preis DH. RNA Polymerase II Elongationskontrolle. Annu Rev Biochem 2012.
  2. ^ Rahl PB, Lin CY, Seila AC, Flynn RA, McCuine S., Burge CB, et al. c-Myc reguliert die Freisetzung der Transkriptionspause. Cell 2010; 141: 432 & ndash; 45.
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  4. ^ Wada T., Takagi T., Yamaguchi Y., Ferdous A., Imai T., Hirose S. et al. DSIF, ein neuartiger Transkriptions-Elongationsfaktor, der die Prozessivität der RNA-Polymerase II reguliert, besteht aus humanen Spt4- und Spt5-Homologen. Genes Dev 1998; 12: 343 & ndash; 56.
  5. ^ Yamaguchi Y., Takagi T., Wada T., Yano K., Furuya A., Sugimoto S. et al. NELF, ein Multisubunit-Komplex, der RD enthält, kooperiert mit DSIF, um die Verlängerung der RNA-Polymerase II zu unterdrücken. Cell 1999; 97: 41-51.
  6. ^ ein b Marshall NF, Peng J, Xie Z, Preis DH. Kontrolle des Verlängerungspotentials der RNA-Polymerase II durch eine neue Kinase der carboxylterminalen Domäne. J Biol Chem 1996; 271: 27176 & ndash; 83.
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  9. ^ Marshall NF, Preis DH. Reinigung von P-TEFb, einem Transkriptionsfaktor, der für den Übergang in die produktive Verlängerung erforderlich ist. J Biol Chem 1995; 270: 12335 & ndash; 8.
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