Translația promovează elongația transcripției și reglează terminarea transcripției. Cuplarea funcțională dintre transcripție și traducere este cauzată de interacțiunile fizice directe dintre ribozom și ARN-polimeraza („complexul expresomului”), de modificările dependente de ribozom ale structurii secundare a ARNm nascent care afectează activitatea ARN-polimerazei (de ex. „atenuare”), și modificări dependente de ribozom ale disponibilității ARNm nascent pentru factorul de terminare a transcripției Rho („polaritate”).
Complexul expresomuluiEdit
Expresomul este un complex supramolecular format din ARN polimeraza și un ribozom de urmărire legat de un transcript de ARNm comun. Acesta este susținut de factorii de transcripție NusG și NusA, care interacționează atât cu ARN polimeraza, cât și cu ribozomul pentru a cupla complexele între ele. Atunci când este cuplat de factorul de transcripție NusG, ribozomul se leagă de ARNm nou sintetizat și previne formarea de structuri secundare care inhibă transcrierea. Formarea unui complex de expresom ajută, de asemenea, la alungirea transcripției prin faptul că ribozomul de urmărire se opune urmăririi înapoi a ARN polimerazei. Modele tridimensionale ale complexelor expresomului ribozom-ARN-polimerază au fost determinate prin crio-microscopie electronică.
Atenuarea mediată de ribozomEdit
Atenuarea mediată de ribozom este un mecanism de expresie genică în care un semnal de terminare a transcripției este reglat de traducere. Atenuarea are loc la începutul unor operoni procarioți la secvențe numite „atenuatori”, care au fost identificate în operoni care codifică enzime de biosinteză a aminoacizilor, enzime de biosinteză a pirimidinei și factori de rezistență la antibiotice. Atenuatorul funcționează prin intermediul unui set de elemente de secvență de ARNm care coordonează starea de traducere la un semnal de terminare a transcripției:
- Un scurt cadru de citire deschis care codifică o „peptidă lider”
- O secvență de pauză de transcriere
- O „regiune de control”
- Un semnal de terminare a transcrierii
După ce începutul cadrului de citire deschis al liderului a fost transcris, ARN-polimeraza face o pauză din cauza pliajului ARNm-ului nou-născut. Această oprire programată a transcrierii oferă timp pentru ca traducerea peptidei lider să înceapă, iar transcrierea să se reia odată cuplată la traducere. „Regiunea de control” din aval modulează apoi rata de alungire fie a ribozomului, fie a ARN polimerazei. Factorul care determină acest lucru depinde de funcția genelor din aval (de exemplu, operonul care codifică enzimele implicate în sinteza histidinei conține o serie de codoni de histidină este regiunea de control). Rolul regiunii de control este de a modula dacă transcripția rămâne cuplată cu traducerea în funcție de starea celulară (de exemplu, o disponibilitate scăzută de histidină încetinește traducerea, ceea ce duce la decuplare, în timp ce o disponibilitate ridicată de histidină permite o traducere eficientă și menține cuplarea). În cele din urmă, este transcrisă secvența de terminare a transcrierii. Faptul că transcripția este cuplată cu traducerea determină dacă aceasta oprește transcripția. Terminatorul necesită plierea ARNm, iar prin derularea structurilor ARNm, ribozomul alege formarea uneia dintre cele două structuri alternative: terminatorul sau o pliere concurentă denumită „antiterminator”.
Pentru operonii de biosinteză a aminoacizilor, aceștia permit mașinăriei de expresie a genelor să detecteze abundența aminoacidului produs de enzimele codificate și să ajusteze în consecință nivelul de expresie a genelor din aval: transcrierea are loc numai dacă abundența aminoacizilor este scăzută și, prin urmare, cererea de enzime este mare. Printre exemple se numără operonii biosintetici ai histidinei (his) și triptofanului (trp).
Termenul „atenuare” a fost introdus pentru a descrie operonul his. Deși este utilizat de obicei pentru a descrie operonii de biosinteză a aminoacizilor și a altor metaboliți, terminarea programată a transcripției care nu are loc la sfârșitul unei gene a fost identificată pentru prima dată la fagii λ. Descoperirea atenuării a fost semnificativă, deoarece a reprezentat un mecanism de reglare distinct de reprimare. Operonul trp este reglat atât prin atenuare, cât și prin represiune și a fost prima dovadă că mecanismele de reglare a expresiei genice se pot suprapune sau pot fi redundante.
PolaritateEdit
„Polaritatea” este un mecanism de expresie genică în care transcripția se termină prematur din cauza pierderii cuplării dintre transcripție și traducere. Transcripția depășește traducerea atunci când ribozomul se oprește sau întâlnește un codon de oprire prematură. Acest lucru permite factorului Rho de terminare a transcrierii să se lege de ARNm și să întrerupă sinteza ARNm. În consecință, genele care se află în aval în operon nu sunt transcrise și, prin urmare, nu sunt exprimate. Polaritatea servește drept control al calității ARNm, permițând ca transcripțiile nefolosite să fie terminate prematur, în loc să fie sintetizate și degradate.
Termenul „polaritate” a fost introdus pentru a descrie observația că ordinea genelor în cadrul unui operon este importantă: o mutație fără sens în cadrul unei gene din amonte afectează transcrierea genelor din aval. Mai mult, poziția mutației fără sens în cadrul genei din amonte modulează „gradul de polaritate”, mutațiile fără sens de la începutul genelor din amonte exercitând o polaritate mai puternică (transcripție mai redusă) asupra genelor din aval.
În mod diferit de mecanismul de atenuare, care implică terminarea intrinsecă a transcripției în situsuri programate bine definite, polaritatea este dependentă de Rho și terminarea are loc în poziție variabilă.
.