Transkriptionsapparats

Der Transkriptionsapparat ist die Gesamtheit der molekularen Maschinen, die die Transkription von DNA zu RNA ermöglichen. Er umfasst Enzyme wie RNA-Polymerasen, regulatorische Proteine (Transkriptionsfaktoren), Hilfskomplexe (Mediator) sowie Chromatin-Modifikatoren und andere Faktoren, die die Initiation, Elongation und Termination der Transkription steuern. Die Zusammensetzung und Organisation unterscheiden sich zwischen den drei Domänen des Lebens.

In Bakterien besteht der Transkriptionsapparat primär aus der RNA-Polymerase-Holoenzym, das Kernenzym und eine Sigma-Unterheit umfasst. Die Sigma-Einheit vermittelt die Erkennung spezifischer Promotorsequenzen und löst den Transkriptionsstart aus. Nach Bildung des offenen Komplexes beginnt die RNA-Synthese und der Übergang in die Elongation; die Terminierung erfolgt intrinsisch oder mit Hilfe von Rho-Faktor.

In Archaea und Eukaryoten gibt es mehrere RNA-Polymerasen; bei Eukaryoten transkribiert vor allem RNA-Polymerase II mRNA. Der Transkriptionsstart erfordert Allgemeine Transkriptionsfaktoren (z. B. TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH) sowie Hilfsproteine wie der Mediator-Komplex. Promotoren und entfernte Regulatoren (Enhancer) arbeiten zusammen, um die Initiation zu steuern. Chromatin-Struktur und Nukleosomen beeinflussen die Zugänglichkeit der DNA, wobei Chromatin-Remodeling-Komplexe und Histon-Modifikationen eine zentrale Rolle spielen. Der Übergang von Initiation zu Elongation wird durch Pausenregulation, Prozessfaktoren und abschließende Termination reguliert. Die Terminierungsmechanismen variieren zwischen den Polymerasen und Organismen, z. B. durch Signale für Polyadenylierung bei Pol-II-transkribierten Genen.

Der Transkriptionsapparat ist zentral für die Genexpression, Entwicklung, Stoffwechsel und Stressreaktionen. Die Aktivität wird durch sequenzspezifische Transkriptionsfaktoren, Epigenetik, Nukleus-Architektur und zelluläre Signale feinjustiert.