RNAポリメラーゼII活性の基本メカニズムとSaccharomyces cerevisiaeにおける遺伝子発現の変化

RNAポリメラーゼII（POL II）およびその問題のすべてのRNAポリメラーゼによる転写は、2つのサイクルで構成されるものとして理解される場合があります。最初のサイクルは、Pol IIがDNAテンプレートを補完する適切なヌクレオシド三リン酸（NTP）基質を選択し、ホスホジエステル結合形成を触媒し、DNAテンプレートの次の位置に移行する必要がある転写プロセスの基本メカニズムに関連しています。このサイクルを反復的に実行することで、いくつかの大きな真核生物では、長さが100万ヌクレオチドを超えるRNA鎖の合成が可能になります。この酵素サイクルに重ねられた転写は、開始、伸長、終了の3つのフェーズの別のサイクルに分割される場合があります。これらの各フェーズには、遺伝子発現プロセスを促進または調節するように機能する多数の関連転写因子があります。問題を複雑にすると、後者の転写サイクルの各フェーズは、共同RNA処理イベントと一致しています。さらに、転写は非常に動的で調節されたクロマチン環境内で行われます。このクロマチン環境は、積極的な転写と関連するクロマチンの修飾とリモデリングによって根本的に影響を受けますが、POL II調節の主要なプラットフォームとしても機能します。このレビューでは、Pol II転写メカニズムに関する基本的な知識と、Pol II活性の変化がモデルEukaryote Saccharomyces cerevisiaeのin vivoにおける遺伝子発現にどのように影響するかに焦点を当てます。この記事は、RNAポリメラーゼII転写産物の伸びという特別号の一部です。

Transcription by RNA polymerase II (Pol II), and all RNA polymerases for that matter, may be understood as comprising two cycles. The first cycle relates to the basic mechanism of the transcription process wherein Pol II must select the appropriate nucleoside triphosphate (NTP) substrate complementary to the DNA template, catalyze phosphodiester bond formation, and translocate to the next position on the DNA template. Performing this cycle in an iterative fashion allows the synthesis of RNA chains that can be over one million nucleotides in length in some larger eukaryotes. Overlaid upon this enzymatic cycle, transcription may be divided into another cycle of three phases: initiation, elongation, and termination. Each of these phases has a large number of associated transcription factors that function to promote or regulate the gene expression process. Complicating matters, each phase of the latter transcription cycle are coincident with cotranscriptional RNA processing events. Additionally, transcription takes place within a highly dynamic and regulated chromatin environment. This chromatin environment is radically impacted by active transcription and associated chromatin modifications and remodeling, while also functioning as a major platform for Pol II regulation. This review will focus on our basic knowledge of the Pol II transcription mechanism, and how altered Pol II activity impacts gene expression in vivo in the model eukaryote Saccharomyces cerevisiae. This article is part of a Special Issue entitled: RNA Polymerase II Transcript Elongation.