RNA polymeras Definition

a RNA polymeras (RNAP), eller ribonukleinsyra polymeras, är en multi subenhet enzym som katalyserar processen för transkription där en RNA-polymer syntetiseras från en DNA-mall. Sekvensen av RNA-polymeren är ett komplement till mallen DNA och syntetiseras i en 5’→ 3 ’ orientering. Denna RNA-sträng kallas det primära transkriptet och måste bearbetas innan det kan vara funktionellt inuti cellen.,

RNA-polymeraser interagerar med många proteiner för att uppnå sin uppgift. Dessa proteiner hjälper till att förbättra enzymets bindande specificitet, hjälpa till att avveckla DNA: s dubbla spiralformiga struktur, modulera enzymets aktivitet baserat på cellens krav och ändra transkriptionshastigheten. Vissa RNAP molekyler kan katalyserar bildandet av en polymer över fyra tusen baser i längd varje minut. De har dock ett dynamiskt utbud av hastigheter och de kan ibland pausa, eller till och med stanna vid vissa sekvenser för att upprätthålla trohet under transkription.,

funktioner av RNA-polymeras

traditionellt har den centrala dogmen av molekylärbiologi tittat på RNA som en budbärarmolekyl, som exporterar informationen kodad i DNA ut ur kärnan för att driva syntesen av proteiner i cytoplasman: DNA → RNA → Protein. De andra välkända RNA är transfer RNA (tRNA) och ribosomal RNA (rRNA) som också är intimt förbundna med proteinsyntetiska maskiner., Men under de senaste två decennierna har det blivit allt tydligare att RNA tjänar en rad funktioner, varav proteinkodning bara är en del. Vissa reglerar genuttryck, andra fungerar som enzymer, vissa är till och med avgörande för bildandet av gameter. Dessa kallas icke-kodande eller ncRNA.

eftersom RNAP är involverad i produktionen av molekyler som har ett så brett spektrum av roller, är en av dess huvudfunktioner att reglera antalet och typen av RNA-transkript som bildas som svar på cellens krav., Ett antal olika proteiner, transkriptionsfaktorer och signalmolekyler interagerar med enzymet, särskilt den karboxy-terminala änden av en subenhet, för att reglera dess aktivitet. Man tror att denna förordning var avgörande för utvecklingen av eukaryota växter och djur, där genetiskt identiska celler visar differentiell genuttryck och specialisering i multicellulära organismer.

dessutom beror den optimala funktionen av dessa RNA-molekyler på transkriptionens trohet – sekvensen i DNA-mallsträngen måste representeras exakt i RNA., Även en enda basförändring i vissa regioner kan leda till en helt icke-funktionell produkt. Därför, medan enzymet måste arbeta snabbt och slutföra polymerisationsreaktionen på kort tid, behöver det robusta mekanismer för att säkerställa extremt låga felfrekvenser. Nukleotidsubstratet screenas vid flera steg för komplementaritet till mallen DNA-strängen. När den korrekta nukleotiden är närvarande skapar den en miljö som bidrar till katalys och förlängningen av RNA-strängen. Dessutom tillåter ett korrekturläsningssteg att felaktiga baser skärs ut.,

slutligen är RNA-polymeraser också involverade i post-transkriptionell modifiering av RNA för att göra dem funktionella, vilket underlättar deras export från kärnan mot deras ultimata åtgärdsområde.

typer av RNA-polymeras

det finns anmärkningsvärd likhet i RNA-polymeraserna som finns i prokaryoter, eukaryoter, archea och till och med vissa virus. Detta pekar på möjligheten att de utvecklades från en gemensam förfader., Prokaryotisk RNAP är gjord av fyra subenheter, inklusive en sigma-faktor som dissocierar från enzymkomplexet efter transkriptionsinitiering. Medan prokaryoter använder samma RNAP för att katalysera polymerisationen av kodning såväl som icke-kodande RNA, har eukaryoter fem distinkta RNA-polymeraser.

eukaryotisk RNAP i är en arbetshäst, som producerar nästan femtio procent av RNA transkriberas i cellen. Det polymeriserar uteslutande ribosomalt RNA, vilket bildar en stor komponent av ribosomer, de molekylära maskinerna som syntetiserar proteiner., RNA polymeras II studeras i stor utsträckning eftersom det är involverat i transkriptionen av mRNA-prekursorer. Det katalyserar också bildandet av små nukleära RNA och mikro RNA. Rnap III transkriberar överföring RNA, vissa ribosomala RNA och några andra små RNA och är viktigt eftersom många av dess mål är nödvändiga för normal funktion av cellen. RNA-polymeraser IV och V finns uteslutande i växter, och tillsammans är avgörande för bildandet av små störande RNA och heterochromatin i kärnan.,

transkriptionsprocessen

transkription börjar med bindningen av rnap-enzymet till en specifik del av DNA, även känd som promotorregionen. Denna bindning kräver närvaron av några andra proteiner – sigma-faktorn i prokaryoter och olika transkriptionsfaktorer i eukaryoter. En uppsättning proteiner som kallas Allmänna transkriptionsfaktorer är nödvändiga för all eukaryotisk transkriptionsaktivitet och inkluderar Transkriptionsinitiationsfaktor II A, II B, II D, II E, II F och II H., Dessa kompletteras med specifika signalmolekyler som modulerar genuttryck genom sträckor av icke-kodande DNA som ligger uppströms. Ofta avbryts initiering flera gånger innan en sträcka av tio nukleotider polymeriseras. Efter detta rör sig polymerasen bortom promotorn och förlorar de flesta initieringsfaktorerna.

detta följs av avveckling av dubbelsträngat DNA, även känt som ”smältning”, för att bilda en sorts bubbla där aktiv transkription sker. Denna ”bubbla” verkar röra sig längs DNA-strängen som RNA-polymeren förlänger., När transkriptionen är klar avslutas processen och RNA-strängen bearbetas. Prokaryota rnap och eukaryota RNA-polymeraser i och II kräver ytterligare transkriptionsavslutningsproteiner. RNAP III avslutar transkription när det finns en sträcka av tyminbaser på den icke-mallsträngen av DNA.

jämförelse mellan DNA och RNA-polymeras

medan DNA och RNA-polymeraser både katalysera nukleotid polymerisationsreaktioner, det finns två stora skillnader i deras aktivitet. Till skillnad från DNA-polymeraser behöver rnap-enzymer inte en primer för att börja polymerisationsreaktionen., De kan också börja reaktionen från mitten av en DNA-sträng och läsa ”STOP” – signaler som gör att enzymkomplexet skiljer sig från mallen. Slutligen, medan RNA polymeraser är något långsammare att deras motsvarigheter, de har fördelen av att bara behöva göra en kompletterande kopia av en sträng av DNA.

  • 3′- > 5′ orientering – riktning av en enda sträng av nukleinsyra som härrör från numreringen av kolatomer på nukleotid sockerring., Den ena änden av nukleinsyran har en fri hydroxylgrupp på det tredje kolet och den andra änden har en fri fosfatgrupp fäst vid det femte kolet.
  • Heterochromatin – segment av en kromosom som är transkriptionellt tyst och verkar vara tätare som aktivt transkriberade regioner.
  • Sirna – små störande RNA är korta dubbelsträngade RNA-molekyler som är involverade i genreglering genom RNA-interferens.
  • karboxiterminal – ena änden av ett protein eller polypeptid som innehåller en fri karboxylgrupp fäst vid aminosyrans alfa-kolatom., Den andra änden av polypeptiden kallas N-terminus eller amino-terminus.

Quiz

1. Vilken av dessa RNA-polymeraser katalyserar bildandet av messenger RNA (mRNA)?
A. RNAP i
B. RNAP II
C. RNAP III
D. RNAP v

svar på Fråga #1
b är korrekt. Rnap i och III katalyserar bildandet av rRNA och andra små RNA. RNAP V är involverad i bildandet av heterochromatin.

2. Vilken av dessa RNA-polymeraser finns bara i växter?
A. RNAP i och II
B. RNAP i och III
C. RNAP IV och v
D., Inget av ovanstående

svar på Fråga #2
C är korrekt. Resten finns i alla eukaryoter.

3. Vilken av dessa är närvarande under prokaryotisk transkription initiering?
A. Sigma faktor
B. transkription faktor II a
C. transkription faktor II b
D. transkription faktor II D

svar på Fråga #3
a är korrekt. Alla andra är bara närvarande i eukaryoter.