ARN polimerază

ARN polimerază definiție

o ARN polimerază (RNAP) sau polimeraza acidului ribonucleic este o enzimă cu mai multe subunități care catalizează procesul de transcriere în care un polimer ARN este sintetizat dintr-un șablon ADN. Secvența polimerului ARN este complementară cu cea a ADN-ului șablon și este sintetizată într-o orientare 5’→ 3′. Acest fir de ARN este numit transcrierea primară și trebuie procesat înainte de a putea fi funcțional în interiorul celulei.,ARN polimerazele interacționează cu multe proteine pentru a-și îndeplini sarcina. Aceste proteine ajută la creșterea specificității de legare a enzimei, ajută la desfacerea structurii dublu elicoidale a ADN-ului, modulează activitatea enzimei pe baza cerințelor celulei și modifică viteza transcripției. Unele molecule RNAP pot cataliza formarea unui polimer de peste patru mii de baze în lungime în fiecare minut. Cu toate acestea, au o gamă dinamică de viteze și pot întrerupe ocazional sau chiar opri la anumite secvențe pentru a menține fidelitatea în timpul transcrierii.,

funcțiile ARN polimerazei

în mod tradițional, dogma centrală a biologiei moleculare a privit ARN-ul ca o moleculă mesager, care exportă informațiile codificate în ADN din nucleu pentru a conduce sinteza proteinelor în citoplasmă: ADN → ARN → proteină. Celelalte ARN – uri bine cunoscute sunt ARN de transfer (Arnt) și ARN ribozomal (ARNr) care sunt, de asemenea, strâns legate de mecanismele sintetice proteice., Cu toate acestea, în ultimele două decenii, a devenit din ce în ce mai clar că ARN servește o serie de funcții, dintre care codificarea proteinelor este doar o parte. Unii reglează expresia genelor, alții acționează ca enzime, unele sunt chiar cruciale în formarea gameților. Acestea se numesc non-codificare sau ncRNA.deoarece RNAP este implicat în producerea de molecule care au o gamă atât de largă de roluri, una dintre funcțiile sale principale este de a regla numărul și tipul transcrierilor ARN formate ca răspuns la cerințele celulei., Un număr de proteine diferite, factori de transcripție și molecule de semnalizare interacționează cu enzima, în special capătul carboxi-terminal al unei subunități, pentru a-și regla activitatea. Se crede că această reglementare a fost crucială pentru dezvoltarea plantelor și animalelor eucariote, unde celulele identice genetic prezintă expresie genetică diferențiată și specializare în organismele multicelulare.în plus, funcționarea optimă a acestor molecule de ARN depinde de fidelitatea transcripției – secvența din catena șablonului ADN trebuie să fie reprezentată cu exactitate în ARN., Chiar și o singură schimbare de bază în unele regiuni poate duce la un produs complet nefuncțional. Prin urmare, în timp ce enzima trebuie să funcționeze rapid și să finalizeze reacția de polimerizare într-un interval scurt de timp, are nevoie de mecanisme robuste pentru a asigura rate de eroare extrem de scăzute. Substratul nucleotidic este testat în mai multe etape pentru a fi complementar cu catena ADN-ului șablon. Când este prezentă nucleotida corectă, aceasta creează un mediu favorabil catalizei și alungirii catenei ARN. În plus, o etapă de corectură permite excizarea bazelor incorecte.,

în cele din Urmă, ARN polimerazele sunt, de asemenea, implicat în post-transcripțional modificarea RNAs pentru a le face funcționale, facilitând exportul lor de la nucleu spre final site-ul de acțiune.

tipuri de ARN polimerază

există o asemănare remarcabilă în polimerazele ARN găsite în procariote, eucariote, arhee și chiar unele virusuri. Acest lucru indică posibilitatea ca acestea să evolueze dintr-un strămoș comun., Rnap procariot este format din patru subunități, inclusiv un factor sigma care se disociază de complexul enzimatic după inițierea transcripției. În timp ce procariotele folosesc același RNAP pentru a cataliza polimerizarea codării, precum și a ARN-ului necodant, eucariotele au cinci polimeraze ARN distincte.Rnap i eucariot este un cal de povară, producând aproape cincizeci la sută din ARN transcris în celulă. Polimerizează exclusiv ARN ribozomal, care formează o componentă mare a ribozomilor, mașinile moleculare care sintetizează proteinele., ARN polimeraza II este studiată extensiv deoarece este implicată în transcrierea precursorilor ARNm. De asemenea, catalizează formarea ARN-urilor nucleare mici și a micro ARN-urilor. RNAP III transcrie ARN-ul de transfer, unele ARN ribozomale și alte câteva ARN-uri mici și este important deoarece multe dintre țintele sale sunt necesare pentru funcționarea normală a celulei. ARN polimerazele IV și V se găsesc exclusiv în plante și împreună sunt cruciale pentru formarea ARN-ului interferant mic și a heterochromatinei în nucleu.,

procesul de transcriere

Transcrierea începe cu legarea enzimei RNAP la o anumită parte a ADN-ului, cunoscută și sub numele de regiunea promotorului. Această legare necesită prezența altor câteva proteine-factorul sigma în procariote și diverși factori de transcripție în eucariote. Un set de proteine numite factori generali de transcripție sunt necesari pentru toată activitatea transcripțională eucariotă și includ factorul de inițiere a transcripției II A, II B, II D, II e, II F și II H., Acestea sunt completate de molecule specifice de semnalizare care modulează expresia genelor prin întinderi ale ADN-ului care nu codifică situat în amonte. Adesea, inițierea este întreruptă de mai multe ori înainte ca o întindere de zece nucleotide să fie polimerizată. După aceasta, polimeraza se deplasează dincolo de promotor și pierde majoritatea factorilor de inițiere.

aceasta este urmată de desfacerea ADN-ului dublu catenar, cunoscut și sub numele de „topire”, pentru a forma un fel de bule în care are loc transcrierea activă. Această „bulă” pare să se deplaseze de-a lungul catenei ADN pe măsură ce polimerul ARN se alungește., Odată ce transcrierea este completă, procesul este terminat și catena ARN este procesată. Rnap procariot și ARN eucariot polimerazele I și II necesită proteine suplimentare de terminare a transcripției. RNAP III termină transcrierea atunci când există o întindere de baze de timină pe firul non-șablon al ADN-ului.

comparație între polimeraza ADN și ARN

în timp ce polimerazele ADN și ARN catalizează ambele reacții de polimerizare nucleotidică, există două diferențe majore în activitatea lor. Spre deosebire de polimerazele ADN, enzimele RNAP nu au nevoie de un primer pentru a începe reacția de polimerizare., Ele sunt, de asemenea, capabile să înceapă reacția de la mijlocul unui fir ADN și să citească semnalele „STOP” care determină disocierea complexului enzimatic de șablon. În cele din urmă, în timp ce ARN polimerazele sunt puțin mai lente decât omologii lor, ei au avantajul de a avea nevoie doar de a face o copie complementară a unui fir de ADN.

• 3′ -> 5′ orientare – Direcția de un singur fir de acid nucleic care derivă din numerotarea atomilor de carbon în nucleotide zahăr inel., Un capăt al acidului nucleic are o grupare hidroxil liber pe al treilea carbon și celălalt capăt are o grupare fosfat liber atașat la al cincilea carbon.
• Heterochromatin-segmente ale unui cromozom care sunt transcriptional tăcut și par a fi mai dens, care transcrie în mod activ regiuni.
• siRNA-ARN cu interferență mică sunt molecule scurte de ARN dublu catenar implicate în reglarea genei prin interferența ARN.
• Carboxi-terminus – un capăt al unei proteine sau polipeptide care conține o grupare carboxil liberă atașată la atomul alfa-carbon al aminoacidului., Celălalt capăt al polipeptidei se numește n-terminus sau amino-terminus.

test

1. Care dintre aceste polimeraze ARN catalizează formarea ARN-ului mesager (ARNm)?
A. RNAP am
B. RNAP II
C. RNAP III
D. RNAP V

2. Care dintre aceste polimeraze ARN se găsește numai în plante?
A. RNAP I și a II-a
B. RNAP I și III
C. RNAP IV și V
D., Nici unul dintre cele de mai sus

3. Care dintre acestea este prezent în timpul inițierii transcripției procariote?
A. factorul Sigma
B. factorul de transcriere II A
C. Factorul de transcriere II B
D. factorul de transcriere II D