definicja polimerazy RNA

polimeraza RNA (RNAP) lub polimeraza kwasu rybonukleinowego jest enzymem katalizującym proces transkrypcji, w którym polimeraza RNA jest syntetyzowana z szablonu DNA. Sekwencja polimeru RNA jest komplementarna do sekwencji wzorcowego DNA i jest syntetyzowana w orientacji 5 '→ 3′. Ta nić RNA nazywana jest pierwotną transkrypcją i musi zostać przetworzona, zanim będzie funkcjonalna wewnątrz komórki.,

polimerazy RNA oddziałują z wieloma białkami w celu realizacji swojego zadania. Białka te pomagają w zwiększeniu specyficzności wiązania enzymu, pomagają rozwinąć podwójną spiralną strukturę DNA, modulują aktywność enzymu w oparciu o wymagania komórki i zmieniają szybkość transkrypcji. Niektóre cząsteczki RNAP mogą katalizować tworzenie polimeru o długości ponad czterech tysięcy zasad co minutę. Jednak mają one dynamiczny zakres prędkości i mogą od czasu do czasu wstrzymywać, a nawet zatrzymywać się przy pewnych sekwencjach, aby zachować wierność podczas transkrypcji.,

funkcje polimerazy RNA

tradycyjnie, centralny dogmat biologii molekularnej patrzył na RNA jako cząsteczkę przekaźnikową, która eksportuje informacje zakodowane do DNA z jądra w celu napędzania syntezy białek w cytoplazmie: DNA → RNA → białko. Inne dobrze znane RNA to transfer RNA (tRNA) i rybosomalny RNA (rRNA), które są również ściśle związane z białkową maszynerią syntetyczną., Jednak w ciągu ostatnich dwóch dekad stało się coraz bardziej jasne, że RNA spełnia szereg funkcji, z których kodowanie białka jest tylko jedną częścią. Niektóre regulują ekspresję genów, inne działają jak enzymy, niektóre są nawet kluczowe w tworzeniu GAMET. Są one nazywane niekodowaniem lub ncRNA.

ponieważ RNAP jest zaangażowany w produkcję cząsteczek, które mają tak szeroki zakres ról, jedną z jego głównych funkcji jest regulacja Liczby i rodzaju transkryptów RNA utworzonych w odpowiedzi na wymagania komórki., Wiele różnych białek, czynników transkrypcyjnych i cząsteczek sygnalizacyjnych oddziałuje z enzymem, zwłaszcza karboksy-końcowy koniec jednej podjednostki, aby regulować jego aktywność. Uważa się, że regulacja ta miała kluczowe znaczenie dla rozwoju eukariotycznych roślin i zwierząt, w których genetycznie identyczne komórki wykazują zróżnicowaną ekspresję genów i specjalizację w organizmach wielokomórkowych.

ponadto optymalne funkcjonowanie tych cząsteczek RNA zależy od wierności transkrypcji – Sekwencja w nici szablonu DNA musi być dokładnie reprezentowana w RNA., Nawet pojedyncza zmiana bazy w niektórych regionach może prowadzić do całkowicie niefunkcjonalnego produktu. Dlatego, podczas gdy enzym musi działać szybko i zakończyć reakcję polimeryzacji w krótkim czasie, potrzebuje solidnych mechanizmów, aby zapewnić bardzo niski poziom błędów. Substrat nukleotydowy jest sprawdzany w wielu etapach w celu uzyskania komplementarności z szablonową nicią DNA. Gdy właściwy nukleotyd jest obecny, tworzy środowisko sprzyjające katalizie i wydłużeniu nici RNA. Dodatkowo, etap korekty umożliwia wycinanie nieprawidłowych podstaw.,

wreszcie, polimerazy RNA są również zaangażowane w post-transkrypcyjną modyfikację RNA, aby uczynić je funkcjonalnymi, ułatwiając ich eksport z jądra do ostatecznego miejsca działania.

rodzaje polimerazy RNA

istnieje niezwykłe podobieństwo polimeraz RNA występujących u prokariotów, eukariotów, archei, a nawet niektórych wirusów. Wskazuje to na możliwość, że wyewoluowały one ze wspólnego przodka., Prokariotyczny RNAP składa się z czterech podjednostek, w tym czynnika sigma, który dysocjuje z kompleksu enzymatycznego po inicjacji transkrypcji. Podczas gdy prokaryotes używać ten sam RNAP katalizować polimeryzacja kodujący jak również niekodujący RNA, eukaryotes mieć pięć odrębny RNA polimerazy.

Eukariotyczny RNAP I jest koniem roboczym, produkującym prawie pięćdziesiąt procent transkrybowanego RNA w komórce. Polimeryzuje wyłącznie rybosomalne RNA, które tworzą duży Składnik rybosomów, molekularnych maszyn syntetyzujących białka., Polimeraza RNA II jest intensywnie badana, ponieważ bierze udział w transkrypcji prekursorów mRNA. Katalizuje również powstawanie małych atomowych RNA i mikro RNA. RNAP III transkrybuje transferowe RNA, niektóre rybosomalne RNA i kilka innych małych RNA i jest ważne, ponieważ wiele z jego celów jest niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania komórki. Polimerazy RNA IV i V występują wyłącznie w roślinach i razem mają kluczowe znaczenie dla tworzenia małych interferujących RNA i heterochromatyny w jądrze.,

proces transkrypcji

rozpoczyna się od wiązania enzymu RNAP do określonej części DNA, znanej również jako region promotora. Wiązanie to wymaga obecności kilku innych białek-czynnika sigma u prokariotów i różnych czynników transkrypcyjnych u eukariotów. Jeden zestaw białek zwanych ogólnymi czynnikami transkrypcyjnymi jest niezbędny dla całej eukariotycznej aktywności transkrypcyjnej i obejmuje czynnik inicjacji transkrypcji II A, II B, II D, II E, II F I II H., Są one uzupełniane przez specyficzne cząsteczki sygnałowe, które modulują ekspresję genów poprzez odcinki niekodującego DNA znajdujące się w górę rzeki. Często inicjacja jest przerywana wielokrotnie przed polimeryzacją dziesięciu nukleotydów. Po tym polimeraza przesuwa się poza promotor i traci większość czynników inicjujących.

Po tym następuje odwijanie dwuniciowego DNA, znanego również jako „topienie”, w celu utworzenia pewnego rodzaju bańki, w której zachodzi aktywna transkrypcja. Ta „bańka” wydaje się poruszać wzdłuż nici DNA w miarę wydłużania się polimeru RNA., Po zakończeniu transkrypcji proces zostaje zakończony i nić RNA jest przetwarzana. Prokariotyczne rnap i eukariotyczne polimerazy RNA I I II wymagają dodatkowych białek zakończenia transkrypcji. RNAP III kończy transkrypcję, gdy na nie-szablonowej nici DNA znajduje się odcinek tyminowych zasad.

porównanie polimerazy DNA i RNA

podczas gdy polimerazy DNA i RNA katalizują reakcje polimeryzacji nukleotydów, istnieją dwie główne różnice w ich aktywności. W przeciwieństwie do polimeraz DNA, enzymy RNAP nie potrzebują podkładu do rozpoczęcia reakcji polimeryzacji., Są również w stanie rozpocząć reakcję od środka nici DNA i odczytać sygnały „STOP”, które powodują dysocjację kompleksu enzymatycznego z szablonu. Wreszcie, podczas gdy polimerazy RNA są nieco wolniejsze niż ich odpowiedniki, mają tę zaletę, że potrzebują tylko uzupełniającej kopii jednej nici DNA.

  • 3′- > 5′ orientacja-kierunkowość pojedynczej nici kwasu nukleinowego, która wynika z numeracji atomów węgla na nukleotydowym pierścieniu cukrowym., Jeden koniec kwasu nukleinowego ma wolną grupę hydroksylową na trzecim węglu, a drugi koniec ma wolną grupę fosforanową przyłączoną do piątego węgla.
  • Heterochromatyna-segmenty chromosomu, które są transkrypcyjnie ciche i wydają się być gęstsze, które aktywnie transkrybują regiony.
  • siRNA – małe interferujące RNA są krótkimi dwuniciowymi cząsteczkami RNA zaangażowanymi w regulację genów poprzez interferencję RNA.
  • karboksy-koniec-jeden koniec białka lub polipeptydu zawierającego wolną grupę karboksylową przyłączoną do atomu Alfa-węgla aminokwasu., Drugi koniec polipeptydu nazywany jest N-terminusem lub amino-terminusem.

Quiz

1. Która z tych polimeraz RNA katalizuje powstawanie messenger RNA (mRNA)?
A. RNAP I
B. RNAP II
C. RNAP III
D. RNAP V

odpowiedź na pytanie nr 1
B jest poprawna. RNAP i I III katalizują powstawanie rRNA i innych małych RNA. RNAP V bierze udział w tworzeniu heterochromatyny.

2. Która z tych polimeraz RNA występuje tylko w roślinach?
A. RNAP i I II
B. RNAP i I III
C. RNAP IV i V
D., Żadna z powyższych

odpowiedź na pytanie #2
C nie jest poprawna. Pozostałe występują u wszystkich eukariotów.

3. Który z nich jest obecny podczas inicjacji transkrypcji prokariotycznej?
A. czynnik Sigma
B. czynnik transkrypcyjny II A
C. czynnik transkrypcyjny II B
D. czynnik transkrypcyjny II D

odpowiedź na pytanie #3
a jest prawidłowa. Wszystkie pozostałe występują tylko u eukariotów.