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
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
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
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
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
- ↑ 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
Outros artigos editar
Ligazóns externas editar
- Sigma Factor Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.