真核細胞において、RNA ポリメラーゼ III ( Pol IIIとも呼ばれる) は、 DNAを転写して 5S リボソーム RNA、tRNA、およびその他の小さな RNAを合成するタンパク質です。

RNAポリメラーゼIIIによって転写される遺伝子は「ハウスキーピング」遺伝子に分類され、あらゆる細胞種およびほとんどの環境条件において発現が必要とされる。したがって、RNAポリメラーゼIIIの転写制御は主に細胞増殖および細胞周期の制御に結びついており、 RNAポリメラーゼIIよりも必要な制御タンパク質は少ない。しかしながら、ストレス条件下では、タンパク質Maf1がRNAポリメラーゼIIIの活性を抑制する。[ 1 ] ラパマイシンは、TORを直接標的とするもう一つのRNAポリメラーゼIII阻害剤である。[ 2 ]

転写

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転写のプロセス（あらゆるポリメラーゼによる）には、主に 3 つの段階があります。

入会

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Pol III は (Pol II と比べて) 遺伝子の上流に制御配列を必要とせず、代わりに通常は内部制御配列(遺伝子の転写セクション内の配列) に依存するという点で異なります (ただし、上流配列が見られる場合もあります。たとえば、U6 snRNA 遺伝子には、Pol II プロモーターで見られるように上流TATA ボックスがあります)。

Pol IIIの開始には、5S rRNA、tRNA、U6 snRNAの開始に対応する3つのクラスがあります。いずれの場合も、プロセスは転写因子が制御配列に結合することから始まり、TFIIIB（ポリメラーゼIII Bの転写因子）が複合体にリクルートされ、Pol IIIを組み立てることで終了します。TFIIIBは、TATA結合タンパク質（TBP）、TFIIB関連因子（BRF1、または脊椎動物におけるPol III転写遺伝子のサブセットの転写のためのBRF2）、およびBダブルプライム（BDP1）ユニットの3つのサブユニットで構成されています。全体的な構造はPol IIと類似しています。[ 3 ]

クラスI

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5S rRNA（クラスIとも呼ばれる）遺伝子開始の典型的な段階：

  • TFIIIA (ポリメラーゼIIIAの転写因子)は、遺伝子内 (転写されたDNA配列内にある) 5S rRNA 制御配列、C ブロック (ボックス C とも呼ばれる) に結合します。
  • TFIIIA は、A ブロックと B ブロックを置き換えるプラットフォームとして機能し、tRNA 遺伝子に見られるものと同等の転写開始部位に対する方向に TFIIIC を配置します。
  • TFIIIC が TFIIIA-DNA 複合体に結合すると、tRNA 転写の場合と同様に TFIIIB の組み立てが進行します。

クラスII

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tRNA （クラスIIとも呼ばれる）遺伝子開始の典型的な段階：

  • TFIIIC (ポリメラーゼIII Cの転写因子)は、転写されたDNA配列内にある 2 つの遺伝子内制御配列、A ブロックと B ブロック (ボックス A とボックス B とも呼ばれます) に結合します。
  • TFIIIC は、転写開始部位の約 26 塩基対上流を中心とした部位で DNA に結合できるように TFIIIB を配置するアセンブリ因子として機能します。
  • TFIIIBは、転写開始部位でポリメラーゼIIIを組み立てる転写因子です。TFIIIBがDNAに結合すると、TFIIICは不要になります。TFIIIBはプロモーターの開口にも重要な役割を果たします。

クラスIII

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U6 snRNA （クラス III とも呼ばれる）遺伝子開始の典型的な段階（脊椎動物のみで記録されている）：

  • SNAPc ( SN RNA活性化タンパク質複合体;サブユニット: 1、2、3、4、5 ) ( PBPおよびPTFとも呼ばれる) は、転写開始部位の約55塩基対上流を中心としたPSE ( 近位配列要素) に結合します。[ 4 ]この組み立ては、転写開始部位の少なくとも200塩基対上流のエンハンサー様DSE (遠位配列要素) に結合するPol II転写因子Oct1およびSTAFによって大きく刺激されます。これらの因子とプロモーター要素は、snRNA遺伝子のPol II転写とPol III転写で共有されています。
  • SNAPcは、転写開始点から26塩基対上流に位置するTATAボックスにおいてTFIIIBを組み立てる働きをします。TATAボックスの存在により、snRNA遺伝子はポリメラーゼIIではなくポリメラーゼIIIによって転写されることが規定されます。
  • U6 snRNA 転写の TFIIIB には、より小さな Brf1 パラログである Brf2 が含まれています。
  • TFIIIBは、転写開始部位でPol IIIを組み立てる転写因子です。配列の保存性から、Brf2を含むTFIIIBはプロモーターの開口にも関与することが予測されます。

伸長

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TFIIIBは、細菌のσ因子やPol II転写のほとんどの基本転写因子とは異なり、Pol IIIによる転写開始後もDNAに結合したままである。そのため、Pol IIIによって転写された遺伝子の転写再開率は高くなる。サッカロミセス・セレビシエを用いたある研究では、鎖伸長の平均速度は1秒あたり21～22ヌクレオチドで、最速では1秒あたり29ヌクレオチドであることがわかった。これらの速度は、ショウジョウバエを用いた生体内研究で確認されたRNAポリメラーゼIIの伸長速度とほぼ同等であった。RNA鎖伸長の各段階を解析した結果、U末端RNA鎖へのUとAの付加は遅いことが示された。[ 5 ]

終了

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ポリメラーゼIIIは、小さなポリU鎖で転写を終結させる（5-6）。真核生物ではヘアピンループは必須ではないが、ヒトでは終結効率を高める可能性がある。[ 6 ]サッカロミセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）では、転写終結はT7GT6配列で起こり、進行性であることが明らかにされている。5、6、7個のU残基を含む転写産物の存在と、T7鎖の遅いリードスルーは、RNA鎖への単一のGの組み込みが、伸長速度を完全に、あるいは大幅にリセットする役割を果たしたことを示唆している。[ 5 ]

転写されたRNA

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RNAポリメラーゼIIIから転写されるRNAの種類には以下のものがある: [ 7 ]

DNA修復における役割

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RNAポリメラーゼIIIは、DNA二本鎖切断の相同組換え 修復に必須であると思われます。[ 10 ] RNAポリメラーゼIIIは、二本鎖切断時に一過性のRNA-DNAハイブリッドの形成を触媒し、これは相同組換えを介した二本鎖切断修復における必須の中間ステップです。[ 10 ]このステップは、3'オーバーハングDNA鎖を分解から保護します。[ 10 ]一過性RNA-DNAハイブリッド中間体が形成された後、RNA鎖はRAD51タンパク質に置き換えられ、これが相同組換えのssDNA侵入ステップを触媒します。

参照

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参考文献

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  1. ^ Vannini, Alessandro; Ringel, Rieke; Kusser, Anselm G.; Berninghausen, Otto; Kassavetis, George A.; Cramer, Patrick (2010). 「Maf1によるRNAポリメラーゼIII転写抑制の分子基盤」 . Cell . 143 (1): 59– 70. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.002 . hdl : 11858/00-001M-0000-0015-820B-0 . ISSN  0092-8674 . PMID  20887893 .
  2. ^ Lee, JaeHoon; Moir, Robyn D.; Willis, Ian M. (2009-05-08). 「RNAポリメラーゼIII転写の制御には、ラパマイシン標的タンパク質（TOR）経路のSCH9依存性およびSCH9非依存性分岐が関与する」 . Journal of Biological Chemistry . 284 (19): 12604– 12608. doi : 10.1074/jbc.c900020200 . ISSN 0021-9258 . PMC 2675989. PMID 19299514 .   
  3. ^ ハン、ヤン;ヤン、春麗。フィッシュベイン、スーザン。イワノフ、イヴァイロ。彼、ユアン (2018) 「RNAポリメラーゼIII転写機構の構造可視化」。セルディスカバリー。4 40.土井: 10.1038/s41421-018-0044-z。PMC 6066478。PMID 30083386。  
  4. ^ Shah, Syed Zawar; Perry, Thomas N. (2025). 「RNAポリメラーゼIIおよびIIIのsnRNAプロモーターへのリクルートメントの異なるメカニズムの構造的洞察」 . Nature Communications . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126. PMID 39747245 .  
  5. ^ a b Matsuzaki, H.; Kassavetis, GA; Geiduschek, EP (1994-01-28). 「Saccharomyces cerevisiae RNAポリメラーゼIIIによるRNA鎖伸長および終結の解析」. Journal of Molecular Biology . 235 (4): 1173– 1192. doi : 10.1006/jmbi.1994.1072 . ISSN 0022-2836 . PMID 8308883 .  
  6. ^ Verosloff, M; Corcoran, W; Dolberg, T; Leonard, J; Lucks, J (2020). 「ヒト細胞におけるPol III転写終結のRNA配列および構造決定因子」(PDF) . bioRxiv . doi : 10.1101/2020.09.11.294140 . S2CID 221713150 .  
  7. ^ ディエチ、ジョルジョ;フィオリーノ、グロリア。カステルヌオーヴォ、マヌエレ。タイヒマン、マーティン。パガーノ、アルド (2007)。「拡大するRNAポリメラーゼIIIトランスクリプトーム」。遺伝学の動向。23 (12): 614–622。土井: 10.1016/j.tig.2007.09.001。ISSN 0168-9525。PMID 17977614。  
  8. ^ Shah, Syed Zawar; Perry, Thomas N. (2025). 「RNAポリメラーゼIIおよびIIIのsnRNAプロモーターへのリクルートメントの異なるメカニズムの構造的洞察」 . Nature Communications . 16 (141): 141. Bibcode : 2025NatCo..16..141S . doi : 10.1038/s41467-024-55553-8 . PMC 11696126. PMID 39747245 .  
  9. ^ Pagano, Aldo; Castelnuovo, Manuele; Tortelli, Federico; Ferrari, Roberto; Dieci, Giorgio; Cancedda, Ranieri (2007-02-02). 「制御転写産物の源としての新しい小さな核RNA遺伝子様転写単位」 . PLOS Genetics . 3 (2): e1. doi : 10.1371/ journal.pgen.0030001 . ISSN 1553-7404 . PMC 1790723. PMID 17274687 .   
  10. ^ a b c Liu, Sijie; Hua, Yu; Wang, Jingna; Li, Lingyan; Yuan, Junjie; Zhang, Bo; Wang, Ziyang; Ji, Jianguo; Kong, Daochun (2021). 「RNAポリメラーゼIIIは相同組換えによるDNA二本鎖切断の修復に必須である」 . Cell . 184 (5): 1314–1329.e10. doi : 10.1016/j.cell.2021.01.048 . PMID 33626331 . 
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