真核生物mRNA转录的转录前起始复合体示意图
转录前起始复合体 (Transcription preinitiation complex,简称PIC )是真核生物 与古菌 细胞基因转录 前由约100个蛋白质 组成的复合体,真核生物转录mRNA 的前起始复合体包括负责转录的RNA聚合酶Ⅱ [ 1] [ 2] 、6种通用转录因子 (TFIIA 、TFIIB 、TFIID 、TFIIE 、TFIIF 、TFIIH )与其他辅助蛋白,组成过程中TFIID的TATA结合蛋白 次单元首先在TFIIA的帮助下与DNA启动子 的TATA盒 (或起始子元件 等其他元件)结合[ 3] ,接着TFIIB也会与启动子上的BRE元件(TFIIB-recognition element)结合[ 4] ,D、A、B三者与启动子结合组成的复合体可再吸引TFIIF和RNA聚合酶Ⅱ前来[ 3] ,随后TFIIE、TFIIH再先后与复合体结合[ 5] ,后者结合DNA中的模板股,具解旋酶 活性,可将启动子区域的DNA双股螺旋解开以形成转录泡 ,此外还具激酶 活性,可将RNA聚合酶Ⅱ的C端 结构域磷酸化 以活化聚合酶开始转录[ 5] 。除了以上六种通用转录因子外,转录前起始复合体还包括中介体 、染色质重塑酶 、其他共同活化物 等调控蛋白[ 6] ,其中中介子与转录前起始复合体结合后,可与距离较远的调控序列强化子 结合以促进转录进行[ 7] 。古菌的转录前起始复合体与真核生物的类似,但较为简化,仅需TATA结合蛋白、TFIIB 与RNA聚合酶,且转录因子与DNA结合的方向和真核生物的可能为相反[ 8] 。
真核生物的转录起始后,聚合酶合成约10个碱基的RNA时可能发生流产性起始 ,即聚合酶停止转录、将此10nt左右的RNA释出,但仍与启动子结合,随后聚合酶成功脱离启动子和转录前起始复合体(启动子解离)才可继续转录产生完整的mRNA(此过程中RNA聚合酶Ⅱ的C端结构域会被磷酸化[ 9] )[ 10] ,在此之前可能会发生数次的流产性起始[ 11] 。
RNA聚合酶I (转录rRNA )与RNA聚合酶III (转录tRNA 等小RNA)转录起始的机制则与RNA聚合酶II的不同。RNA聚合酶I转录前,UBTF 先与起始位点上游100至200nt处的上游控制元件(UCE)结合,再与选择因子I 复合体(或称TIF-IB)结合,促使上游控制元件与启动子核心区域接触,随后RNA聚合酶I再与此复合体结合并开始转录[ 12] [ 13] ;RNA聚合酶III的转录起始则仰赖位于起始位点下游的调控序列(internal control sequences),具体机制因转录小RNA的种类而异[ 14] 。
^ Lee TI, Young RA. Transcription of eukaryotic protein-coding genes. Annual Review of Genetics. 2000, 34 : 77–137. PMID 11092823 . doi:10.1146/annurev.genet.34.1.77 .
^ Kornberg RD . The molecular basis of eukaryotic transcription . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. August 2007, 104 (32): 12955–61. Bibcode:2007PNAS..10412955K . PMC 1941834 . PMID 17670940 . doi:10.1073/pnas.0704138104 .
^ 3.0 3.1 Ossipow V, Fonjaliaz P, Schibler U. An RNA Polymerase II Complex Containing All Essential Initiation Factors Binds to the Activation Domain of PAR Leucine Zipper Transcription Factor Thyroid Embryonic Factor . Mol Cell Biol. Feb 1999, 19 (2): 1242–50. PMC 116053 . PMID 9891058 . doi:10.1128/mcb.19.2.1242 .
^ Polymerase II . (原始内容 存档于2004-10-18).
^ 5.0 5.1 Lee TI, Young RA. Transcription of eukaryotic protein-coding genes. Annu Rev Genet. 2000, 34 : 77–137. PMID 11092823 . doi:10.1146/annurev.genet.34.1.77 .
^ Allen BL, Taatjes DJ. The Mediator complex: a central integrator of transcription . Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 2015, 16 (3): 155–66. PMC 4963239 . PMID 25693131 . doi:10.1038/nrm3951 .
^ Reeves WM, Hahn S. Activator-Independent Functions of the Yeast Mediator Sin4 Complex in Preinitiation Complex Formation and Transcription Reinitiation (PDF) . Mol Cell Biol. Jan 2003, 23 (1): 349–58. PMC 140685 . PMID 12482986 . doi:10.1128/MCB.23.1.349-358.2003 . (原始内容 (PDF) 存档于2011-07-13).
^ Bell, SD; Jackson, SP. Transcription and translation in Archaea: a mosaic of eukaryal and bacterial features. . Trends in Microbiology. June 1998, 6 (6): 222–8. PMID 9675798 . doi:10.1016/S0966-842X(98)01281-5 .
^ Watson, James; Baker, Tania A.; Bell, Stephen P.; Gann, Alexander; Levine, Michael; Losik, Richard; Harrison, Stephen C. Molecular Biology of the Gene 7th. Benjamin-Cummings Publishing Company. 2014. ISBN 978-0-321-76243-6 .
^ Dvir A. Promoter escape by RNA polymerase II. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Structure and Expression. September 2002, 1577 (2): 208–223. PMID 12213653 . doi:10.1016/S0167-4781(02)00453-0 .
^ Goldman SR, Ebright RH , Nickels BE. Direct detection of abortive RNA transcripts in vivo . Science. 2009, 324 (5929): 927–8. Bibcode:2009Sci...324..927G . PMC 2718712 . PMID 19443781 . doi:10.1126/science.1169237 .
^ Jantzen, Hans-Michael; Admon, Arie; Bell, Stephen P.; Tjian, Robert. Nucleolar transcription factor hUBF contains a DNA-binding motif with homology to HMG proteins . Nature. 26 April 1990, 344 (6269): 830–836. Bibcode:1990Natur.344..830J . PMID 2330041 . doi:10.1038/344830a0 .
^ Grummt, Ingrid. Life on a planet of its own: regulation of RNA polymerase I transcription in the nucleolus . Genes & Development. 15 July 2003, 17 (14): 1691–1702 [16 December 2014] . PMID 12865296 . doi:10.1101/gad.1098503R . (原始内容 存档于2021-05-23).
^ Han, Y; Yan, C; Fishbain, S; Ivanov, I; He, Y. Structural visualization of RNA polymerase III transcription machineries. . Cell Discovery. 2018, 4 : 40. PMC 6066478 . PMID 30083386 . doi:10.1038/s41421-018-0044-z .