definición de ARN polimerasa

una ARN polimerasa (RNAP), o polimerasa de ácido ribonucleico, es una enzima multi subunidad que cataliza el proceso de transcripción donde un polímero de ARN se sintetiza a partir de una plantilla de ADN. La secuencia del polímero de ARN es complementaria a la del ADN de la plantilla y se sintetiza en una orientación de 5’→ 3′. Esta cadena de ARN se llama transcripción primaria y necesita ser procesada antes de que pueda ser funcional dentro de la célula.,

Las ARN polimerasas interactúan con muchas proteínas para cumplir su tarea. Estas proteínas ayudan a mejorar la especificidad de unión de la enzima, ayudan a desenrollar la estructura doble helicoidal del ADN, modulan la actividad de la enzima en función de los requisitos de la célula y alteran la velocidad de transcripción. Algunas moléculas RNAP pueden catalizar la formación de un polímero de más de cuatro mil bases de longitud cada minuto. Sin embargo, tienen un rango dinámico de velocidades y ocasionalmente pueden pausar, o incluso detenerse en ciertas secuencias para mantener la fidelidad durante la transcripción.,

funciones de la ARN polimerasa

tradicionalmente, el dogma central de la biología molecular ha mirado al ARN como una molécula mensajera, que exporta la información codificada al ADN fuera del núcleo con el fin de impulsar la síntesis de proteínas en el citoplasma: ADN → ARN → proteína. Los otros ARN bien conocidos son el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosomal (ARNr) que también están íntimamente conectados con la maquinaria sintética de proteínas., Sin embargo, en las últimas dos décadas, se ha vuelto cada vez más claro que el ARN cumple una serie de funciones, de las cuales la codificación de proteínas es solo una parte. Algunos regulan la expresión génica, otros actúan como enzimas, algunos incluso son cruciales en la formación de gametos. Estos se llaman no codificantes o ncRNA.

dado que el RNAP está involucrado en la producción de moléculas que tienen un rango tan amplio de roles, una de sus principales funciones es regular el número y tipo de transcripciones de ARN formadas en respuesta a los requerimientos de la célula., Una serie de diferentes proteínas, factores de transcripción y moléculas de señalización interactúan con la enzima, especialmente el extremo carboxi-terminal de una subunidad, para regular su actividad. Se cree que esta regulación fue crucial para el desarrollo de plantas y animales eucariotas, donde las células genéticamente idénticas muestran una expresión génica diferencial y especialización en organismos multicelulares.

Además, el funcionamiento óptimo de estas moléculas de ARN depende de la fidelidad de la transcripción: la secuencia en la cadena de la plantilla de ADN debe representarse con precisión en el ARN., Incluso un solo cambio de base en algunas regiones puede conducir a un producto completamente no funcional. Por lo tanto, mientras que la enzima necesita trabajar rápidamente y completar la reacción de polimerización en un corto espacio de tiempo, necesita mecanismos robustos para asegurar tasas de error extremadamente bajas. El sustrato de nucleótido se examina en múltiples pasos para la complementariedad con la cadena de ADN plantilla. Cuando el nucleótido correcto está presente, crea un ambiente propicio para la catálisis y el alargamiento de la cadena de ARN. Además, un paso de revisión permite que las bases incorrectas sean extirpadas.,

finalmente, las ARN polimerasas también están involucradas en la modificación post-transcripcional de los ARN para hacerlos funcionales, facilitando su exportación desde el núcleo hacia su último sitio de acción.

tipos de ARN polimerasa

hay una notable similitud en las ARN polimerasas que se encuentran en procariotas, eucariotas, arqueas e incluso algunos virus. Esto apunta a la posibilidad de que evolucionaron a partir de un ancestro común., El RNAP procariótico está compuesto por cuatro subunidades, incluyendo un factor sigma que se disocia del complejo enzimático después del inicio de la transcripción. Mientras que los procariotas usan el mismo RNAP para catalizar la polimerización del ARN codificante y no codificante, los eucariotas tienen cinco ARN polimerasas distintas.

El Rnap eucariótico I es un caballo de batalla, produciendo casi el cincuenta por ciento del ARN transcrito en la célula. Polimeriza exclusivamente el ARN ribosomal, que forma un gran componente de los ribosomas, las máquinas moleculares que sintetizan proteínas., La ARN polimerasa II es ampliamente estudiada porque está involucrada en la transcripción de precursores de ARNm. También cataliza la formación de pequeños ARN nucleares y micro ARN. RNAP III transcribe ARN de transferencia, algunos ARN ribosómicos y algunos otros ARN pequeños y es importante ya que muchos de sus objetivos son necesarios para el funcionamiento normal de la célula. Las ARN polimerasas IV y V se encuentran exclusivamente en las plantas, y juntas son cruciales para la formación de ARN interferente pequeño y heterocromatina en el núcleo.,

proceso de transcripción

la transcripción comienza con la Unión de la enzima RNAP a una parte específica del ADN, también conocida como región promotora. Esta unión requiere la presencia de algunas otras proteínas-el factor sigma en procariotas y varios factores de transcripción en eucariotas. Un conjunto de proteínas llamadas factores generales de transcripción son necesarias para toda la actividad transcripcional eucariótica e incluyen el factor de iniciación de la transcripción II A, II B, II D, II E, II F y II H., Estos se complementan con moléculas de señalización específicas que modulan la expresión génica a través de tramos de ADN no codificante ubicados aguas arriba. A menudo, la iniciación se aborta varias veces antes de que se polimerice un tramo de diez nucleótidos. Después de esto, la polimerasa se mueve más allá del promotor y pierde la mayoría de los factores de iniciación.

esto es seguido por el desenrollado de ADN de doble cadena, también conocido como ‘fusión’, para formar una especie de burbuja donde se produce la transcripción activa. Esta’ burbuja ‘ parece moverse a lo largo de la cadena de ADN a medida que el polímero de ARN se alarga., Una vez que se completa la transcripción, el proceso se termina y se procesa la hebra de ARN. El RNAP procariótico y las ARN polimerasas eucarióticas I y II requieren proteínas adicionales de terminación de transcripción. RNAP III termina la transcripción cuando hay un tramo de bases de timina en la cadena no-plantilla del ADN.

comparación entre el ADN y la ARN polimerasa

mientras que el ADN y las ARN polimerasas catalizan las reacciones de polimerización de nucleótidos, hay dos diferencias principales en su actividad. A diferencia de las polimerasas de ADN, las enzimas RNAP no necesitan una imprimación para comenzar la reacción de polimerización., También son capaces de comenzar la reacción desde la mitad de una cadena de ADN y leer señales de ‘STOP’ que hacen que el complejo enzimático se disocie de la plantilla. Finalmente, mientras que las ARN polimerasas son ligeramente más lentas que sus contrapartes, tienen la ventaja de que solo necesitan hacer una copia complementaria de una cadena de ADN.

  • 3 ‘- > 5 ‘ orientation-Directionality of a single strand of nucleic acid which derives from the numbering of carbon atoms on the nucleotide sugar ring., Un extremo del ácido nucleico tiene un grupo hidroxilo libre en el tercer carbono y el otro extremo tiene un grupo fosfato libre unido al quinto carbono.
  • heterocromatina-segmentos de un cromosoma que son transcripcionalmente silenciosos y parecen ser más densos que transcriben activamente regiones.
  • siRNA – pequeños ARN de interferencia son moléculas cortas de ARN de doble cadena involucradas en la regulación génica a través de la interferencia de ARN.
  • carboxi-Terminal – un extremo de una proteína o polipéptido que contiene un grupo carboxilo libre unido al átomo Alfa-carbono del aminoácido., El otro extremo del polipéptido se llama N-terminal o amino-terminal.

Quiz

1. ¿Cuál de estas ARN polimerasas cataliza la formación de ARN mensajero (ARNm)?
A. RNAP I
B. RNAP II
C. RNAP III
D. RNAP V

Respuesta a la Pregunta #1
B es correcta. RNAP I y III catalizan la formación de ARNr y otros ARN pequeños. RNAP V está implicado en la formación de heterocromatina.

2. ¿Cuál de estas ARN polimerasas solo se encuentra en las plantas?A. RNAP I y II B. RNAP I y III C. RNAP IV y V D., Ninguna de las anteriores

Respuesta a la Pregunta #2
C es correcta. El resto se encuentra en todos los eucariotas.

3. ¿Cuál de estos está presente durante la iniciación de la transcripción procariótica?
A. factor Sigma
B. factor de transcripción II A
C. factor de transcripción II B
D. factor de transcripción II D

respuesta a la pregunta #3
A es correcta. Todos los demás solo están presentes en los eucariotas.