Абортивная инициация , также известная как абортивная транскрипция , является ранним процессом генетической транскрипции , в котором РНК-полимераза связывается с ДНК-промотором и входит в циклы синтеза коротких мРНК- транскриптов, которые высвобождаются до того, как транскрипционный комплекс покидает промотор. Этот процесс происходит как у эукариот , так и у прокариот . Абортивная инициация обычно изучается в РНК-полимеразах T3 и T7 в бактериофагах и в E. coli .
Абортивная инициация происходит до очистки промотора . [1]
Абортивная инициация является нормальным процессом транскрипции и происходит как in vitro , так и in vivo . [2] После каждого шага добавления нуклеотидов в начальной транскрипции РНК-полимераза, стохастически, может продолжить путь к выходу из промотора (продуктивная инициация) или может высвободить продукт РНК и вернуться к открытому комплексу РНК-полимераза-промотор (абортивная инициация). На этой ранней стадии транскрипции РНК-полимераза вступает в фазу, в течение которой диссоциация транскрипционного комплекса энергетически конкурирует с процессом элонгации. Абортивная цикличность не вызвана прочной связью между инициирующим комплексом и промотором. [3]
В течение многих лет механизм, посредством которого РНК-полимераза движется вдоль цепи ДНК во время абортивной инициации, оставался неуловимым. Было замечено, что РНК-полимераза не ускользает от промотора во время инициации транскрипции, поэтому было неизвестно, как фермент может считывать цепь ДНК, чтобы транскрибировать ее, не двигаясь вниз по течению . В течение последнего десятилетия исследования показали, что абортивная инициация включает в себя скручивание ДНК, при котором РНК-полимераза остается неподвижной, пока она раскручивает и втягивает нижестоящую ДНК в транскрипционный комплекс, чтобы провести нуклеотиды через активный сайт полимеразы, тем самым транскрибируя ДНК без движения. Это заставляет раскрученную ДНК накапливаться внутри фермента, отсюда и название ДНК «скручивание». При абортивной инициации РНК-полимераза скручивает и выбрасывает нижестоящую часть раскрученной ДНК, высвобождая РНК и возвращаясь к открытому комплексу РНК-полимераза-промотор; Напротив, при продуктивной инициации РНК-полимераза перематывает и выбрасывает расположенную выше часть раскрученной ДНК, нарушая взаимодействие РНК-полимеразы с промотором, ускользая от промотора и образуя комплекс удлинения транскрипции. [1] [4]
В статье 2006 года, демонстрирующей участие сморщивания ДНК в начальной транскрипции, была выдвинута идея о том, что стресс, возникающий во время сморщивания ДНК, является движущей силой как для абортивной, так и для продуктивной инициации. [4] Сопутствующая статья, опубликованная в том же году, подтвердила, что обнаруживаемое сморщивание ДНК происходит в 80% циклов транскрипции и фактически оценивается в 100%, учитывая ограничение способности обнаруживать быстрое сморщивание (20% сморщиваний имеют продолжительность менее 1 секунды). [1]
В статье 2016 года показано, что сморщивание ДНК также происходит до синтеза РНК во время выбора места начала транскрипции. [5]
Не существует общепринятых функций для полученных укороченных транскриптов РНК. Однако исследование, проведенное в 1981 году, обнаружило доказательства того, что существует связь между количеством произведенных абортивных транскриптов и временем, пока длинные цепи РНК успешно не будут произведены. Когда РНК-полимераза подвергается абортивной транскрипции в присутствии АТФ, УТФ и ГТФ, образуется комплекс, который имеет гораздо меньшую способность к абортивной рециркуляции и гораздо более высокую скорость синтеза полноразмерного транскрипта РНК. [6] Исследование, проведенное в 2010 году, обнаружило доказательства того, что эти укороченные транскрипты ингибируют прекращение синтеза РНК внутренним терминатором , зависящим от шпильки РНК . [7]