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Abortive Initiation

Posted on November 26, 2021 by admin

Abortive Initiation ist ein normaler Prozess der Transkription und kommt sowohl in vitro als auch in vivo vor. Nach jedem Nukleotid-Additionsschritt in der anfänglichen Transkription kann die RNA-Polymerase stochastisch auf dem Weg zum Promotor-Escape fortschreiten (produktive Initiation) oder das RNA-Produkt freisetzen und zum offenen RNA-Polymerase-Promotor-Komplex zurückkehren (abortive Initiation). In diesem frühen Stadium der Transkription tritt die RNA-Polymerase in eine Phase ein, in der die Dissoziation des Transkriptionskomplexes energetisch mit dem Elongationsprozess konkurriert. Abortive Cycling wird nicht durch eine starke Bindung zwischen dem Initiationskomplex und dem Promotor verursacht.

DNA-ScrunchingEdit

DNA-Scrunching-Mechanismus. Während der anfänglichen Transkription bleibt die RNA-Polymerase (RNAP) am Promotor stehen und wickelt die nachgeschaltete DNA ab und auf.

Viele Jahre lang war der Mechanismus, mit dem sich die RNA-Polymerase während der abortiven Initiation entlang des DNA-Strangs bewegt, nicht klar. Es war beobachtet worden, dass die RNA-Polymerase während der Transkriptionsinitiierung nicht vom Promotor abweicht, so dass nicht bekannt war, wie das Enzym den DNA-Strang ablesen konnte, um ihn zu transkribieren, ohne sich stromabwärts zu bewegen. In den letzten zehn Jahren haben Studien gezeigt, dass die abortive Initiation mit DNA-Scrunching einhergeht, bei dem die RNA-Polymerase stationär bleibt, während sie die stromabwärts liegende DNA abwickelt und in den Transkriptionskomplex zieht, um die Nukleotide durch die aktive Stelle der Polymerase zu leiten und so die DNA zu transkribieren, ohne sich zu bewegen. Dabei wird die DNA transkribiert, ohne sich zu bewegen. Dies führt dazu, dass sich die abgewickelte DNA innerhalb des Enzyms ansammelt, daher der Name DNA-„scrunching“. Bei einer fehlgeschlagenen Initiation wickelt die RNA-Polymerase den stromabwärts gelegenen Teil der abgewickelten DNA wieder auf und stößt ihn aus, wodurch die RNA freigesetzt wird und wieder der offene RNA-Polymerase-Promotor-Komplex entsteht; im Gegensatz dazu wickelt die RNA-Polymerase bei einer produktiven Initiation den stromaufwärts gelegenen Teil der abgewickelten DNA wieder auf und stößt ihn aus, wodurch die RNA-Polymerase-Promotor-Interaktionen unterbrochen werden, der Promotor entweicht und ein Transkriptionsverlängerungskomplex entsteht.

In einer Arbeit aus dem Jahr 2006, in der die Beteiligung des DNA-Scrunching an der anfänglichen Transkription nachgewiesen wurde, wurde der Gedanke geäußert, dass der beim DNA-Scrunching entstehende Stress die treibende Kraft sowohl für die abortive als auch für die produktive Initiation darstellt. Ein im selben Jahr veröffentlichtes Begleitpapier bestätigte, dass nachweisbares DNA-Scrunching in 80 % der Transkriptionszyklen auftritt und schätzungsweise sogar 100 % beträgt, da die Fähigkeit, schnelles Scrunching zu erkennen, begrenzt ist (20 % der Scrunchings haben eine Dauer von weniger als 1 Sekunde).

Eine Arbeit aus dem Jahr 2016 zeigte, dass DNA-Scrunching auch vor der RNA-Synthese während der Auswahl der Transkriptionsstartstelle auftritt.

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