RNA Polymeráza Definice

RNA polymeráza (RNAP), nebo ribonukleová kyselina polymerázová, je multi podjednotku enzymu, který katalyzuje proces přepisu, kde RNA polymer je syntetizován z templátu DNA. Sekvence RNA polymeru je komplementární k sekvenci DNA šablony a je syntetizována v orientaci 5’→ 3′. Tento řetězec RNA se nazývá primární přepis a musí být zpracován dříve, než může být funkční uvnitř buňky.,

RNA polymerázy interagují s mnoha proteiny, aby splnily svůj úkol. Tyto bílkoviny pomáhají v posílení vazby specifičnost enzymu, pomoc při odvíjení dvojité šroubovicové struktury DNA, modulovat aktivitu enzymu na základě požadavků z buňky a mění rychlost transkripce. Některé molekuly RNAP mohou každou minutu katalyzovat tvorbu polymeru o délce přes čtyři tisíce bází. Mají však dynamický rozsah rychlostí a mohou se občas pozastavit nebo dokonce zastavit v určitých sekvencích, aby se zachovala věrnost během transkripce.,

Funkce RNA Polymeráza

Tradičně, centrální dogma molekulární biologie se podíval na RNA molekulu posla, který exportuje informace kódované v DNA z jádra s cílem řídit syntézu proteinů v cytoplazmě: DNA → RNA → Protein. Dalšími známými RNA jsou transferová RNA (tRNA) a ribozomální RNA (rRNA), které jsou také úzce spojeny s proteinovými syntetickými stroji., V posledních dvou desetiletích se však stále více ukazuje, že RNA slouží řadě funkcí, z nichž kódování bílkovin je pouze jednou částí. Někteří regulují genovou expresi, jiní působí jako enzymy, někteří jsou dokonce rozhodující při tvorbě gamet. Ty se nazývají nekódování nebo ncRNA.

Od RNAP je zapojen do produkce molekul, které mají tak širokou škálu rolí, jednou z jeho hlavních funkcí je regulovat počet a druh RNA přepisy vznikla v reakci na buňky požadavky., Řada různých proteinů, transkripčních faktorů a signálních molekul interaguje s enzymem, zejména karboxy-terminálním koncem jedné podjednotky, aby regulovala jeho aktivitu. Předpokládá se, že toto nařízení bylo rozhodující pro vývoj eukaryotických rostlin a zvířat, kde geneticky identické buňky vykazují diferenciální genovou expresi a specializaci na mnohobuněčné organismy.

kromě toho, optimální fungování těchto molekul RNA závisí na věrnosti transkripce – sekvence v DNA šablony pramen musí být zastoupeny přesně v RNA., Dokonce i jediná změna základny v některých regionech může vést k zcela nefunkčnímu produktu. Proto, zatímco enzym potřebuje pracovat rychle a dokončit polymerační reakci v krátkém čase, potřebuje robustní mechanismy, aby zajistil extrémně nízkou míru chyb. Nukleotidový substrát je testován v několika krocích pro komplementaritu na vzorovém řetězci DNA. Když je přítomen správný nukleotid, vytváří prostředí příznivé pro katalýzu a prodloužení řetězce RNA. Krok korektury navíc umožňuje vyříznout nesprávné základy.,

a Konečně, RNA polymerázy jsou také zapojeny v post-transkripční modifikace Rna aby byly funkční, což usnadňuje jejich exportu z jádra směrem k jejich konečné místo akce.

Druhy RNA Polymeráza

Existuje pozoruhodná podobnost v RNA polymerázy nalézt v prokaryot, eukaryot, archebakterie a dokonce i některé viry. To ukazuje na možnost, že se vyvinuli ze společného předka., Prokaryotický RNAP je vyroben ze čtyř podjednotek, včetně sigma-faktoru, který se po zahájení transkripce odděluje od enzymatického komplexu. Zatímco prokaryoty používají stejný RNAP k katalyzování polymerace kódování i nekódující RNA, eukaryoty mají pět odlišných RNA polymeráz.

Eukaryotic RNAP I je dříč, který produkuje téměř padesát procent RNA transkribované v buňce. Výhradně polymeruje ribozomální RNA, která tvoří velkou složku ribozomů, molekulárních strojů, které syntetizují proteiny., RNA polymeráza II je rozsáhle studována, protože se podílí na transkripci prekurzorů mRNA. Katalyzuje také tvorbu malých jaderných RNA a mikro RNA. RNAP III přepisuje transfer RNA, některé ribozomální RNA a několik dalších malých Rna, a to je důležité, protože mnoho jejích cílů jsou nezbytné pro normální fungování buňky. RNA polymerázy IV A V se nacházejí výhradně v rostlinách a společně jsou rozhodující pro tvorbu malé interferující RNA a heterochromatinu v jádru.,

Proces Transkripce

Transkripce začíná vázání enzymu RNAP na konkrétní část DNA, také známý jako propagátor regionu. Tato vazba vyžaduje přítomnost několika dalších proteinů – sigma faktor v prokaryot a různé transkripční faktory, u eukaryot. Jedna sada proteinů, tzv. obecné transkripční faktory jsou nezbytné pro všechny eukaryotické transkripční aktivity a zahrnují Transkripční Iniciační Faktor II A, II B, II D, II E, II F a H. II, Ty jsou doplněny specifickými signalizačními molekulami, které modulují genovou expresi prostřednictvím úseků nekódující DNA umístěných proti proudu. Často je iniciace několikrát přerušena, než se polymeruje úsek deseti nukleotidů. Poté se polymeráza pohybuje za promotorem a ztrácí většinu iniciačních faktorů.

následuje rozpad dvouvláknové DNA, také známý jako „tání“, k vytvoření jakési bubliny, kde aktivní transkripce dochází. Zdá se, že tato „bublina“ se pohybuje podél řetězce DNA, když se polymer RNA prodlužuje., Po dokončení transkripce se proces ukončí a zpracuje se řetězec RNA. Prokaryotické rnap a eukaryotické RNA polymerázy I a II vyžadují další transkripční terminační proteiny. RNAP III ukončí transkripci, když je úsek thyminových bází na ne-šablonovém řetězci DNA.

Srovnání mezi DNA a RNA Polymeráza

Zatímco DNA a RNA polymerázy, oba katalyzují nukleotidů polymerace reakce, tam jsou dva hlavní rozdíly v jejich činnosti. Na rozdíl od DNA polymeráz, enzymy RNAP nepotřebují základní nátěr pro zahájení polymerační reakce., Jsou také schopny zahájit reakci od středu řetězce DNA a číst signály „STOP“, které způsobují disociaci enzymatického komplexu ze šablony. Konečně, zatímco RNA polymerázy jsou o něco pomalejší než jejich protějšky, mají tu výhodu, že potřebují pouze komplementární kopii jednoho řetězce DNA.

  • 3′ -> 5′ orientace – Směr z jednovláknové nukleové kyseliny, která vyplývá z číslování atomů uhlíku na nukleotidové cukru prsten., Jeden konec nukleové kyseliny má volnou hydroxylovou skupinu na třetím uhlíku a druhý konec má volnou fosfátovou skupinu připojenou k pátému uhlíku.
  • Heterochromatin-segmenty chromozomu, které jsou transkripčně tiché a zdají se být hustší, které aktivně přepisují oblasti.
  • siRNA-malá interferující RNA jsou krátké dvouvláknové molekuly RNA, které se podílejí na regulaci genů interferencí RNA.
  • karboxy-terminus – jeden konec proteinu nebo polypeptidu, který obsahuje volnou karboxylovou skupinu připojenou k atomu alfa-uhlíku aminokyseliny., Druhý konec polypeptidu se nazývá n-terminus nebo amino-terminus.

kvíz

1. Která z těchto RNA polymeráz katalyzuje tvorbu messenger RNA (mRNA)?
a.RNAP i
b. RNAP II
C. RNAP III
D. RNAP v

odpověď na otázku #1
B je správná. Rnap I a III katalyzují tvorbu rRNA a dalších malých RNA. RNAP V se podílí na tvorbě heterochromatinu.

2. Která z těchto RNA polymeráz se nachází pouze v rostlinách?
a. RNAP I a II
b. RNAP I a III
C. RNAP IV a v
D., Žádná z výše uvedených

odpověď na otázku #2
C není správná. Zbytek se nachází ve všech eukaryotách.

3. Který z nich je přítomen během zahájení prokaryotické transkripce?
a.Sigma factor
b. transkripční faktor II a
C. transkripční faktor II b

odpověď na otázku #3
a je správná. Všechny ostatní jsou přítomny pouze v eukaryotách.