Ở nhân sơ Yếu tố kết thúc phiên mã

Trong quá trình phiên mã ở vi khuẩn (nhân sơ), yếu tố kết thúc có tên gọi là Rho (phiên âm Quốc tế: /roʊ/), kí hiệu là ρ - lấy tên gọi của một chữ cái Hy Lạp (xem Rho). Có hai loại yếu tố kết thúc Rho - mỗi loại gọi là một lớp (class): lớp Rho-phụ thuộc và lớp Rho-độc lập.[3]

Rho-độc lập

  • Rho-độc lập (Rho-independent) là loại Rho nội tại, nằm ngay trong ARN-pôlymêraza (Pol), tương tác với prôtêin NusA, có dạng như một chiếc "kẹp tóc" tý hon (sơ đồ trên cùng của hình 1). Về cơ bản, nó bao gồm một hoặc nhiều đoạn giàu G≡C tạo thành kẹp tóc; phần còn lại là đoạn pôlyU bổ sung cho chuỗi pôlyA của mạch khuôn gen mà Pol (ARN-pôlymêraza) đang đọc, nên hình thành các liên kết hyđrô yếu. Do vậy, khi Pol đọc đến đây, chuỗi pôlyU của Rho liên kết bổ sung với đoạn pôlyA của gen, làm Pol bị chặn lại, buộc phải chấm dứt phiên mã. Trong trường hợp này, pôlyA là tín hiệu kết thúc (termination signal),[4] còn yếu tố Rho có chuỗi pôlyU là một thành phần của yếu tố kết thúc.
  • Việc giải trình tự toàn bộ hệ gen của E. coli cho thấy hầu hết các operon đều có các điểm chấm dứt phiên mã kiểu Rho-độc lập này. Các trình tự chấm dứt này có hai đặc điểm đặc trưng: một chuỗi pôlyU và trước đó (đầu 5') là một vùng tự bổ sung giàu G≡C như trên đã trình bày (hình 2).[1]
Hình 2: Yếu tố kết thúc phiên mã Rho-độc lập ở vi khuẩn. Tín hiệu pôlyA ở mạch khuôn gen (màu đen) kết hợp với pôlyU ở mARN (màu đỏ) có "kẹp tóc" ngăn Pol (xanh mờ) trượt tiếp.

Rho-phụ thuộc

  • Rho-phụ thuộc (Rho-dependent) là prôtêin sẽ liên kết với vị trí chấm dứt phiên mã. Đây là một chuỗi ngắn 72 nuclêôtit sau khung đọc mở tại chuỗi trình tự giàu C / nghèo G. Ở Escherichia coli, nó có hình lục giác, khoảng ~ 274,6 kD do các tiểu đơn vị giống hệt nhau họp thành. Mỗi tiểu đơn vị có một miền liên kết ARN và một miền thủy phân ATP. Chức năng của nó thuộc họ helperase hexamer phụ thuộc ATP, hoạt động bằng cách "ôm" sợi axit nuclêic và chừa một khe hở duy nhất (hình 3).[5]
  • Loại này lần đầu tiên được công nhận trong các nghiên cứu in vitro của phiên mã của λ-phage. Ngay sau khi bị lây nhiễm, các Pol của tế bào chủ phiên mã theo hướng ngược lại từ hai promoter của ADN λ là PL và PR, sinh ra hai chuỗi ARN ngắn và gây kết thúc tại các vị trí lần lượt là tL và tR, tương ứng. Tuy nhiên, khi ADN λ được phiên mã in vitro với Pol tinh khiết của E. coli, thì chuỗi được tạo từ PL và PR lại dài hơn hẳn, tới hàng ngàn nuclêôtit. Khi cho thêm một chiết xuất của các tế bào E. coli không bị lây nhiễm vào phản ứng sao chép với Pol tinh khiết, thì lại dẫn đến sự hình thành hai chuỗi ngắn và rời rạc như ở các tế bào bị lây nhiễm. Như vậy, trong trường hợp không có một số yếu tố trong chiết xuất tế bào không bị nhiễm, thì sự phiên mã của ADN λ in vitro không chấm dứt tại cùng một vị trí như trong cơ thể. Bởi thế, protein chiết xuất từ tế bào không bị nhiễm rõ ràng có trách nhiệm chấm dứt phiên mã và do đó gọi là Rho.[1]
Hình 3: Mô hình đồ hoạ của Rho phụ thuộc.