P-TEFb
図1. RNAポリメラーゼIIによる伸長制御。Pol IIは開始直後に負の伸長因子（DSIFおよびNELF）の制御下に入る。P-TEFbは、2つの負の伸長因子とポリメラーゼをリン酸化することで生産的な伸長への移行を誘導し、7SK snRNPとの会合によって制御される。

正の転写伸長因子P-TEFb は、真核生物におけるRNA ポリメラーゼ II (Pol II)による転写の調節に重要な役割を果たす多タンパク質複合体です。[ 1 ]開始直後、Pol II は大部分のヒト遺伝子のプロモーター近位の一時停止位置に捕捉されます (図 1)。[ 2 ] [ 3 ] P-TEFb は、DRB感受性誘導因子 ( DSIF ) [ 4 ]と負の伸長因子(NELF) [ 5 ]および Pol II の大サブユニットのカルボキシル末端ドメインをリン酸化できるサイクリン依存性キナーゼです[ 6 ]これにより、mRNA の合成につながる生産的な伸長への移行が引き起こされます。 P-TEFb は、 7SK snRNPとの可逆的な結合によって部分的に制御されています。[ 7 ] P-TEFb阻害剤DRBまたはフラボピジロールで細胞を処理すると、 mRNA産生が失われ、最終的には細胞死につながります。[ 6 ] [ 8 ]

発見、構成、構造

図2. HIV Tatに結合したP-TEFbの構造。PDB ID: 3MIA Cdk9（青）、サイクリンT1（シアン）、Tat（オレンジ）、ATP（マゼンタ）、マグネシウム（紫）、亜鉛原子（黄色）。

P-TEFbは、ショウジョウバエ細胞由来のin vitro転写システムを用いて、長いランオフ転写産物の生成に必要な因子として同定され、精製された。[ 9 ]これは、ショウジョウバエにおいて触媒サブユニットCdk9と調節サブユニットサイクリンTを含むサイクリン依存性キナーゼである。 [ 10 ]ヒトでは、Cdk9と、サイクリンサブユニットの1つであるサイクリンT1、T2、およびKを含むP-TEFbの複数の形態が存在する。[ 11 ] [ 12 ] P-TEFbは、ブロモドメインタンパク質BRD4を含む他の因子と関連しており、[ 13 ]スーパーエロンゲーション複合体と呼ばれるタンパク質の大きな複合体と関連していることがわかっている。[ 14 ] [ 15 ]重要なのは、エイズウイルスであるHIVの場合、P-TEFbはHIV Tatタンパク質の標的となり[ 16 ]、通常の細胞内P-TEFb制御を回避して、P-TEFbをHIVゲノムのプロモーター近位一時停止ポリメラーゼに直接運ぶことです。[ 17 ] [ 18 ]

Cdk9とサイクリンT1を含むヒトP-TEFbとHIV Tat・P-TEFb複合体の構造が、X線結晶構造解析によって解明された。最初に解明された構造では、2つのサブユニットが他のサイクリン依存性キナーゼで見られる配列と同様に配置されていることが示された。[ 19 ]元の構造に使用されたサブユニットには3つのアミノ酸置換が誤って導入されていたが、正しい配列を用いたその後の構造決定では、活性部位周辺のいくつかの重要な変化を除いて、全体的な構造は同じであることが示された。[ 20 ] P-TEFbに結合したHIV Tatの構造は、ウイルスタンパク質がサイクリンT1サブユニットと広範囲に接触していることを示した（図2）。[ 20 ]

P-TEFbの調節

図3. P-TEFbと7SK snRNPの可逆的な会合。P -TEFbはBrd4またはHIV Tatによって7SK snRNPから遊離する。HEXIMは排出され、2つのタンパク質はhnRNPに置換される。このプロセスの逆過程には、他の未知の因子が必要となる。

P-TEFbは真核生物の遺伝子発現を制御する中心的な役割を担っているため、サブユニットをコードする遺伝子の転写、サブユニットmRNAの翻訳、サブユニットのターンオーバーのレベルで厳密な制御を受けており、7SK snRNPが関与する特殊なメカニズムによっても制御されている。[ 7 ]図3に示すように、P-TEFbは二本鎖RNA結合タンパク質HEXIM（ヒトではHEXIM1またはHEXIM2 ）によって7SK snRNPに保持されている。7SK RNAまたは任意の二本鎖RNAに結合したHEXIMはP-TEFbに結合し、キナーゼ活性を阻害する。[ 21 ] [ 22 ] 7SK RNAには必ず他の2つのタンパク質が結合している。メチルホスファターゼキャッピング酵素MEPCEは、7SK RNAの最初のヌクレオチドのγリン酸にメチル基を付加します[ 23 ]。そして、La関連タンパク質LARP7は7SKの3'末端に結合します[ 24 ] 。 [ 25 ] P-TEFbが7SK snRNPから抽出されると、7SK RNAは構造変化を起こし、HEXIMが排出され、hnRNPが除去された因子の代わりになります[ 7 ] 。P -TEFbの再隔離には、RNAの別の再配置、HEXIMの結合、そしてP-TEFbの結合が必要です。急速に増殖する細胞では、7SK snRNPがP-TEFbの主要な形態です。[ 26 ]

参考文献

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