T7 RNAポリメラーゼにおける開始転写から伸長転写への移行の構造的基礎

メッセンジャーRNA転写産物を作るために、バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼ（T7 RNAP）は、短いRNAフラグメントのみを作成する開始相から安定した伸長相への移行を受けます。2.1 Angstrom解像度で、17ヌクレオチドRNA転写産物と相互作用する「転写バブル」を含む30塩基対の二重DNAを備えたT7 RNAP伸長複合体の結晶構造を決定しました。開始から伸長複合体への移行には、アミノ末端300残基の主要な再溶解が伴います。これにより、プロモーター結合部位が失われ、プロモータークリアランスが促進され、7塩基のペアヘテロドゥプレックスを剥がした後にRNA転写産物を囲むトンネルが作成されます。出口トンネルの形成は、伸長複合体の加工性の向上を説明しています。下流の二重DNAは指のドメインに結合し、開始複合体の上流DNAに対するその方向は、オープンプロモーター複合体の形成を促進できる巻き戻しを意味します。

To make messenger RNA transcripts, bacteriophage T7 RNA polymerase (T7 RNAP) undergoes a transition from an initiation phase, which only makes short RNA fragments, to a stable elongation phase. We have determined at 2.1 angstrom resolution the crystal structure of a T7 RNAP elongation complex with 30 base pairs of duplex DNA containing a "transcription bubble" interacting with a 17-nucleotide RNA transcript. The transition from an initiation to an elongation complex is accompanied by a major refolding of the amino-terminal 300 residues. This results in loss of the promoter binding site, facilitating promoter clearance, and creates a tunnel that surrounds the RNA transcript after it peels off a seven-base pair heteroduplex. Formation of the exit tunnel explains the enhanced processivity of the elongation complex. Downstream duplex DNA binds to the fingers domain, and its orientation relative to upstream DNA in the initiation complex implies an unwinding that could facilitate formation of the open promoter complex.