Factor sigma
Un factor sigma (factor σ) é unha proteína necesaria para a transcrición (síntese de ARN) en bacterias.[1] É un factor de iniciación da transcrición bacteriano, que permite que a ARN polimerase se una especificamente ao promotor do xene para iniciar a transcrición. Hai varios factores sigma. O factor sigma específico empregado varía dependendo do xene e dos sinais ambientais necesarios para a iniciar a transcrición dese xene.
Cada molécula do holoencima ARN polimerase contén unha soa subunidade factor sigma de entre as varias que a célula dispón. O número de factores sigmas posibles varía segundo a especie bacteriana.[1][2] A bacteria Escherichia coli ten sete factores sigma distintos. Os factores sigma distínguense polos seus pesos moleculares característicos. Por exemplo, σ70 indica un factor sigma cun peso molecular de 70 kDa.
O complexo do holoencima ARN polimerase consta dunha ARN polimerase e un factor sigma e a súa misión é realizar a transcrición. Unha vez que se completou a fase de iniciación da transcrición, o factor sigma pode abandonar o complexo, aínda que algúns estudos parecen indicar que se mantén unido un certo tempo.
Estrutura
[editar | editar a fonte]Os factores sigma teñen catro rexións principais que están xeralmente conservadas:
N-terminal --------------------- C-terminal
1.1 2 3 4
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r1_1 | ||||||||
| Pfam | PF03979 | ||||||||
| InterPro | IPR007127 | ||||||||
| |||||||||
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura cristalina do fragmento da subunidade sigma da ARN polimerase de Thermus aquaticus que contén as rexións 1.2 á 3.1 | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r1_2 | ||||||||
| Pfam | PF00140 | ||||||||
| InterPro | IPR009042 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00592 | ||||||||
| SCOPe | 1sig / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura cristalina dun fragmento da subunidade sigma70 da ARN polimerase de Escherichia coli | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r2 | ||||||||
| Pfam | PF04542 | ||||||||
| Pfam clan | CL0123 | ||||||||
| InterPro | IPR007627 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00592 | ||||||||
| SCOPe | 1sig / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r3 | ||||||||
| Pfam | PF04539 | ||||||||
| Pfam clan | CL0123 | ||||||||
| InterPro | IPR007624 | ||||||||
| SCOPe | 1ku2 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura da rexión 4 do sigma a de Thermotoga maritima | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r4 | ||||||||
| Pfam | PF04545 | ||||||||
| Pfam clan | CL0123 | ||||||||
| InterPro | IPR007630 | ||||||||
| SCOPe | 1or7 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Factor sigma | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura cristalina da rexión 4 do sigma e de Escherichia coli unida ao seu elemento -35 do ADN | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Sigma70_r4_2 | ||||||||
| Pfam | PF08281 | ||||||||
| Pfam clan | CL0123 | ||||||||
| InterPro | IPR013249 | ||||||||
| SCOPe | 1or7 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
As rexións subdivídense en seccións máis pequenas, por exemplo 2 inclúe 2.1, 2.2 etc.
- Rexión 1.1. Encóntrase só nos chamados "factores sigma primarios" (RpoD, RpoS en E. coli). Está implicado en asegurar que o factor sigma se unirá só ao promotor cando está formando un complexo coa ARN polimerase.
- Rexión 2.4. Recoñece e únese ao elemento -10 do promotor (tamén chamada "caixa de Pribnow").
- Rexión 4.2. Recoñece e únese ao elemento -35 do promotor.
Unha excepción a esta organización é a dos factores sigma de tipo σ54. Proteínas que son homólogas do σ54/RpoN son factores sigma funcionais, pero teñen secuencias de aminoácidos significativamente distintas.
Factores sigma especializados
[editar | editar a fonte]Actívanse diferentes factores sigmas segundo as distintas condicións do medio. Estes factores sigma especializados únense a promotores dos xenes apropiados ás condicións reinantes no medio ambiente, o que incrementa a transcrición de ditos xenes. Os factores sigma de Escherichia coli son:
- σ70(RpoD) - σA. É o factor sigma de "mantemento" tamén chamado factor sigma primario, que transcribe a maior parte dos xenes nas células en crecemento. Cada célula ten un destes factores sigma que manteñen en funcionamento os principais xenes e vías metabólicas.[1] No caso de E. coli e outros bacilos gramnegativos, o factor sigma que realiza esta función é o σ70.[1] Todos os xenes recoñecidos por σ70 conteñen secuencias consenso similares nos promotores que constan de dúas partes.[1] Se as colocamos en relación coas bases do ADN correspondentes co inicio do transcrito de ARN, as secuencias consenso do promotor están centradas caracteristicamente nunha posición situada a 10 e 35 nucleótidos antes do sitio de inicio da transcrición (–10 e –35).
- σ19 (FecI). É o factor sigma citrato férrico, que regula o xene fec para o transporte de ferro.
- σ24 (RpoE). É o factor sigma de estrés por calor extremo/extracitoplasmático.
- σ28 (RpoF). É o factor sigma flaxelar.
- σ32 (RpoH). É o fctor sigma de shock térmico, que se activa cando a bacteria está exposta á calor. Debido á súa maior expresión, o factor únese con maior probabilidade ao núcleo do encima polimerase. Deste modo, poden expresarse outras proteínas de shock térmico, o cal permite que a célula sobreviva a temperaturas máis altas. Algúns destes encimas que se expresan coa activación de σ32 son chaperonas, proteases e encimas de reparación do ADN.
- σ38 (RpoS). É o factor sigma de fase estacionaria/inanición.
- σ54 (RpoN). É o factor sigma de limitación de nitróxeno.
Existen tamén factores anti-sigma, algúns dos cales inhiben a función dos factores sigma, e outros restauran a función dos factores sigma.
Retención durante a elongación da transcrición
[editar | editar a fonte]O núcleo (core) da ARN polimerase (que consta de 2 subunidades α, 1 β, 1 β', e 1 ω) únese ao factor sigma para formar un complexo chamado holoencima ARN polimerase. Críase anteriormente que o holoencima ARN polimerase completo iniciaba a transcrición, mentres que era o núcleo da ARN polimerase por si só (co sigma separado) o que sintetizaba o ARN. Así, a idea aceptada era que o factor sigma debía disociarse na transición desde a iniciación da transcrición á elongación (esta transición denominábase "escape do promotor"). Esta visión estaba baseada en análises de complexos purificados de ARN polimerase detida na iniciación e na elongación. Finalmente, os modelos estruturais dos complexos da ARN polimerase predín que, cando o produto de ARN en crecemento formado chega a ter unha lonxitude de máis de ~15 nucleótidos, o factor sigma debe ser expulsado do holoencima, xa que hai unha falta de coincidencia estérica entre o ARN e o dominio sigma. Porén, un estudo recente demostrou que o σ70 pode permanecer unido en complexo coa ARN polimerase, polo menos durante as primeiras fases da elongación.[3] O fenómeno da pausa proximal do promotor indica que o factor sigma xoga algún papel durante as primeiras fases da elongación. Todos os estudos son concordantes coa asunción de que o escape do promotor reduce o tempo de duración da interacción sigma-núcleo da polimerase de moi longo na iniciación (demasiado longo para ser medido nun experimento bioquímico típico) a máis curto, e medible despois da transición da elongación. Isto depende da forza con que está unido sigma (ver seguinte sección).
Ciclo σ
[editar | editar a fonte]Pensouse durante moito tempo que o factor σ abandonaba obrigatoriamente o núcleo (core) do complexo encimático unha vez que se iniciaba a transcrición, o que permitía que o factor σ libre se unise a outro núcleo do complexo de transcrición e iniciase a transcrición noutro lugar. Deste xeito, o factor σ circulaba dun núcleo (core) a outro. Porén, posteriormente Richard Ebright e colegas, utilizando transferencia de enerxía de resonancia de fluorescencia (FRET), demostraron que o factor σ non abandona obrigatoriamente o complexo de transcrición.[3] Polo contrario, o factor σ cambia o seu tipo de unión co núcleo do complexo durante a iniciación e a elongación, de tal modo que o factor σ cambia ciclicamente entre un estado fortemente unido durante a iniciación e un estado feblemente unido durante a elongación.
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Gruber, T. M.; Gross, C. A. (2003). "Multiple Sigma Subunits and the Partitioning of Bacterial Transcription Space". Annual Review of Microbiology 57: 441–466. doi:10.1146/annurev.micro.57.030502.090913. PMID 14527287.
- ↑ Sharma, U.; Chatterji, D. (2010). "Transcriptional switching in Escherichia coli during stress and starvation by modulation of sigma activity". FEMS Microbiology Reviews 34 (5): 646–657. doi:10.1111/j.1574-6976.2010.00223.x. PMID 20491934.
- ↑ 3,0 3,1 Kapanidis, A.N.; Margeat, E.; Laurence, T.A.; Doose, S.R.; Ho, S.O.; Mukhopadhyay, J.; Kortkhonjia, E.; Mekler, V.; Ebright, R.H.; Weiss, S. (2005). "Retention of transcription initiation factor σ70 in transcription elongation: single-molecule analysis". Mol Cell 20 (3): 347–356. PMID 16285917. doi:10.1016/j.molcel.2005.10.012.
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Outros artigos
[editar | editar a fonte]Ligazóns externas
[editar | editar a fonte]- Sigma Factor Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
