Genetic and genomic analysis of RNA polymerase II backtracking in saccharomyces cerevisiae

Resumen

Genetic and genomic analysis of RNA polymerase II backtracking in Saccharomyces cerevisiae El trabajo de esta tesis se divide en dos capítulos: ¿The role of TFIIS in nucleolar stress¿ y ¿RNA polymerase II backtracking across the genome¿. En el primer capítulo se describe como el factor transcripcional TFIIS es especialmente requerido para la trascripción de los genes de proteínas ribosómicas (genes RPs) en condiciones de estrés causado por la depleción de nucleótidos trifosfato (NTPs) tras la adición de la droga 6-azauracilo (6AU). El reclutamiento de TFIIS responde a la configuración de backtrack de la RNA polimerasa y permite la reactivación de la enzima. Los genes RP muestran un alto ratio polimerasas totales/ activas a través del genoma, lo que indica una mayor proporción de polimerasas arrestadas en estos genes (Pelechano et al, 2009) lo que indica un rol crucial de TFIIS en la transcripción de estos genes y favorece la conclusión de que TFIIS contribuye a la coordinación de la síntesis de ribosomas en respuesta al desequilibrio provocado entre la expresión de genes RP y la transcripción por la RNA polimerasa I tras un tratamiento con 6AU (Gómez-Herreros et al, 2012). La posición de los dos genes RP RPL25 y RPS3 dentro del núcleo cambia en respuesta a 6AU, no observándose este efecto en ausencia de TFIIS, ni al estudiar un gen no RP (ARG3). Este resultado apunta a un papel de la configuración de la RNA polimerasa II en la organización nuclear dela célula. El segundo capítulo se centra en la utilización de Sfp1 como herramienta para el estudio del fenómeno del backtrack de la polimerasa a nivel genómico. La mutación sfp1¿ suprime la sensibilidad de dst1¿ a 6AU, debido a las alteraciones que causa en los mecanismos regulatorios de los genes RP, haciéndolos menos dependientes de TFIIS en condiciones de estrés por depleción de NTPs. Los genes de Saccharomyces cerevisiae se pueden dividir en dos grupos, TATA y TATA-like (Rhee and Pugh, 2012). La RNA polimerasa II muestra una diferente dinámica en estos dos grupos, observándose una diferencia en las dinámicas de elongación en ausencia de Sfp1 solo en el grupo de genes TATA-like. Los resultados apoyan la hipótesis de que sea debido a una diferencia en la configuración de la enzima en ambos grupos como se puede deducir al analizar los ratios Rpb4, una subunidad disociable del núcleo de la polimerasa y Rpb3, una subunidad del núcleo de la enzima. Se propone un modelo en que ambos grupos de genes se transcriben siguiendo dos dinámicas distintas de cromatina, dinámica de desalojo de histonas, y dinámica del hexasoma. El backtrack de la RNA polimerasa II disminuye la tasa de elongación de la polimerasa pero al mismo tiempo mejora la procesividad de la enzima al prevenir el drop-off. Este efecto sería más relevante en los genes TATA-like (que incluyen a los genes RP), lo que se relacionaría con la necesidad de que genes con funciones de mantenimiento usaran el backtrack para conservar una elevada procesividad y una expresión constante, mientras que los genes de expresión transitoria siguieran una dinámica de desalojo de histonas lo que permite una respuesta rápida. Bibliiografía Gómez-Herreros, F., de Miguel-Jiménez, L., Millán-Zambrano, G., Peñate, X., Delgado-Ramos, L., Muñoz-Centeno, M. C., & Chávez, S. (2012). One step back before moving forward: regulation of transcription elongation by arrest and backtracking. FEBS Letters, 586(18), 2820¿5. doi:10.1016/j.febslet.2012.07.030 Pelechano, V., Jimeno-González, S., Rodríguez-Gil, A., García-Martínez, J., Pérez-Ortín, J. E., & Chávez, S. (2009). Regulon-specific control of transcription elongation across the yeast genome. PLoS Genetics, 5(8), e1000614. doi:10.1371/journal.pgen.1000614 Rhee, H. S., & Pugh, B. F. (2012). Genome-wide structure and organization of eukaryotic pre-initiation complexes. Nature, 483(7389), 295¿301. doi:10.1038/nature10799