Dinámicas de moléculas individuales en células vivas de las maquinarias de ARN polimerasa eucariota

Resumen La expresión genética eucariota en el núcleo está orquestada por tres ARN polimerasas (RNAP-I, -II y -III) y factores asociados 1,2. A pesar de numerosos estudios bioquímicos, genómicos, estructurales y de imagen, la dinámica en tiempo real de estos complejos de transcripción sigue siendo oscura. Aquí, empleamos el seguimiento de moléculas individuales en levaduras vivas para evaluar la cinética fisiológica de más de 50 proteínas representativas que abarcan las tres maquinarias de RNAP. Los componentes de los complejos de pre-iniciación de RNAPI y RNAPIII (PICs) participan en interacciones de larga duración en la cromatina, reflejando sus roles en la síntesis constitutiva de rRNA y tRNA, en contraste con el PIC de RNAPII transitorio. Además, informamos sobre la dinámica de componentes clave a lo largo del ciclo de transcripción de RNAPII 2–5: factores para la regulación ascendente, elongación, modificación de histonas, modificación del dominio C-terminal de RNAPII (CTD), procesamiento de ARN y terminación, revelando perspectivas sin precedentes sobre el paisaje temporal de la transcripción de RNAPII. Llamativamente, muchos factores de elongación, que antes se pensaba que viajaban de manera procesiva con RNAPII, muestran tiempos de permanencia transitorios, lo que sugiere interacciones altamente dinámicas en lugar de una asociación constante. El cribado sistemático de factores asociados a RNAPII muestra que la truncación de RNAPII-CTD reduce sustancialmente el tiempo de permanencia del U1 snRNP y disminuye la retención de intrones en los genes de proteínas ribosómicas, proporcionando información sobre cómo la longitud del CTD influye en el empalme co-transcripcional. Nuestros hallazgos establecen un marco para las interacciones dinámicas de la cromatina de las maquinarias de ARN polimerasa en células vivas.