Cryo-em structures of free monomeric and rrn3-bound rna polymerase i unveil the structural changes in the transition from inactive dimers to the activated state

Resumen

En los eucariotas, la ARN polimerasa I dependiente del ADN (Pol I) es la enzima de 590 kilodaltons responsable de la transcripción del ADN ribosómico (ADNr), conduciendo a la síntesis del precursor del ARN ribosómico. La actividad de Pol I es crucial para la biogénesis de los ribosomas y, por lo tanto, su modulación influye en el crecimiento celular. El factor de iniciación Rrn3, conservado en eucariotas, se une a Pol I para formar el complejo Pol I:Rrn3, que se recluta al promotor del ADNr. Así, Pol I unida a Rrn3 corresponde a un estado activado de la enzima, cuya actividad puede ser regulada ensamblando o rompiendo Pol I:Rrn3. Las estructuras mediante criomicroscopía electrónica de la Pol I libre y monomérica de levadura a una resolución de 4.9 Å y de la Pol I en complejo con Rrn3 a 7.7 Å son los principales hallazgos aquí descritos. Los modelos pseudo-atómicos resultantes revelan los cambios estructurales en la transición de dímeros inactivos de Pol I, previamente resueltos por cristalografía de rayos X, a monómeros libres y de éstos al estado activado unido a Rrn3. Además, resultados de ultracentrifugación analítica sugieren que los dímeros de Rrn3 de levadura encontrados en solución podrían establecer un equilibrio dímero-monómero in vitro tras dilución. Adicionalmente, los ensayos de cambio de movilidad electroforética indican que la Rrn3 de levadura no se une al ADN, como se describió para la proteína homóloga en mamíferos. Estos resultados proporcionan información valiosa sobre los cambios en Pol I y Rrn3 necesarios para la activación de la enzima.