Struktura RNA polimeraze, funkcije v prokariontih, pri evkariontih in v arhahah

The RNA polimeraza je encimski kompleks, ki je odgovoren za posredovanje polimerizacije molekule RNA, izhajajoč iz zaporedja DNA, ki se uporablja kot šablona. Ta postopek je prvi korak genske ekspresije in se imenuje transkripcija. RNA polimeraza se veže na DNA v zelo posebni regiji, znani kot promotor.

Ta encim - in proces transkripcije na splošno - je bolj kompleksen pri evkariontih kot pri prokariotih. Eukarioti imajo več RNA polimeraz, ki so specializirani za določene vrste genov, v nasprotju s prokariotiki, kjer so vsi geni prepisani z enim samim razredom polimeraze..

Povečanje kompleksnosti znotraj linije evkariontov v elementih, povezanih s transkripcijo, je verjetno povezano z bolj izpopolnjenim sistemom regulacije genov, značilnega za večcelične organizme..

Pri arhej je prepis podoben procesu, ki se pojavlja pri evkariontih, čeprav imajo le eno polimerazo.

Polimeraze ne delujejo same. Da bi proces transkripcije začel pravilno, je potrebna prisotnost proteinskih kompleksov, imenovanih transkripcijski faktorji.

Indeks

• 1 Struktura
• 2 Funkcije
• 3 V prokariotih
• 4 Pri evkariontih
  • 4.1 Kaj je gen?
  • 4.2 RNA polimeraza II
  • 4.3 RNA polimeraza I in III
  • 4.4 RNA polimeraza v organelih
• 5 V arhejah
• 6 Razlike z DNA polimerazo
• 7 Reference

Struktura

Najbolj značilne RNA polimeraze so polimeraze bakterij. Sestavljen je iz več polipeptidnih verig. Encim ima več podenot, katalogiziranih kot α, β, β 'in σ. Dokazano je bilo, da ta zadnja podenota ne sodeluje neposredno pri katalizi, vendar je vključena v specifično vezavo na DNA.

Če izločimo podenoto σ, lahko polimeraza še vedno katalizira z njo povezano reakcijo, vendar to počne v napačnih regijah..

A podenota ima maso 40.000 daltonov in sta dve. Od podenot β in β 'je le 1, in imajo maso 155.000 in 160.000 daltonov, oziroma.

Te tri strukture se nahajajo v jedru encima, medtem ko je σ podenota bolj oddaljena in se imenuje sigma faktor. Celotni encim - ali holoenzim - ima skupno težo blizu 480.000 Daltonov.

Struktura RNA polimeraze je zelo spremenljiva in je odvisna od preučevane skupine. Vendar pa je v vseh organskih bitjih kompleksen encim, sestavljen iz več enot.

Funkcije

Funkcija RNA polimeraze je polimerizacija nukleotidov verige RNA, izdelane iz DNA vzorca.

Vse informacije, potrebne za izgradnjo in razvoj organizma, so zapisane v njeni DNK. Vendar se informacije ne prevajajo neposredno v beljakovine. Potreben je vmesni korak k molekuli RNA.

Ta transformacija jezika iz DNK v RNA posreduje RNA polimeraza, pojav pa se imenuje transkripcija. Ta postopek je podoben replikaciji DNA.

V prokariontih

Prokarioti so enocelični organizmi, brez opredeljenega jedra. Od vseh prokariotov je bil najbolj raziskan organizem Escherichia coli. Ta bakterija je običajen prebivalec naše mikrobiote in je bil idealen model za genetike.

RNA polimeraza je bila najprej izolirana v tem organizmu, in večina transkripcijskih študij je bila izvedena v E. coli. V eni celici te bakterije lahko najdemo do 7000 molekul polimeraz.

Za razliko od evkariontov, ki imajo tri vrste RNA polimeraz, so v prokariotih vsi geni obdelani z eno samo vrsto polimeraze..

Pri evkariontih

Kaj je gen?

Eukarioti so organizmi, ki imajo jedro omejeno z membrano in imajo različne organele. Eukariotske celice so označene s tremi vrstami jedrnih RNA polimeraz in vsak tip je odgovoren za transkripcijo določenih genov..

"Gen" ni lahko definirati. Običajno smo uporabljeni za klicanje "genskega" zaporedja DNA, ki se končno prevede v beljakovino. Čeprav je prejšnja izjava resnična, obstajajo tudi geni, katerih končni izdelek je RNA (in ne beljakovina), ali pa so geni, ki sodelujejo pri regulaciji izražanja..

Obstajajo tri vrste polimeraz, imenovanih kot I, II in III. Spodaj bomo opisali njegove funkcije:

RNA polimeraza II

Geni, ki kodirajo beljakovine - in vključujejo kurirsko RNA - so prepisani z RNA polimerazo II. Zaradi svoje pomembnosti pri sintezi beljakovin so raziskovalci najbolj raziskovali polimerazo.

Faktorji prepisovanja

Ti encimi ne morejo sami usmeriti procesa transkripcije, potrebujejo prisotnost proteinov, imenovanih transkripcijski faktorji. Razlikujemo lahko dve vrsti transkripcijskih faktorjev: splošno in dodatno.

Prva skupina vključuje beljakovine, ki so vključene v transkripcijo vsem promotorje polimeraz II. Ti predstavljajo osnovni mehanizem prepisovanja.

V sistemih in vitro, Opredeljenih je bilo pet splošnih dejavnikov, ki so nujni za začetek transkripcije z RNA polimerazo II. Ti promotorji imajo konsenzirano sekvenco, imenovano "TATA box"..

Prvi korak prepisa vključuje vezavo faktorja, imenovanega TFIID, na polje TATA. Ta beljakovina je kompleks z več podenotami - med njimi je specifičen za eno polje. Vsebuje tudi ducat peptidov, imenovanih TAF (iz angleščine Dejavniki, povezani s TBP).

Tretji dejavnik je TFIIF. Ko je polimeraza II zaposlena, so za začetek prepisovanja potrebni faktorji TFIIE in TFIIH.

RNA polimeraza I in III

Ribosomske RNA so strukturni elementi ribosomov. Poleg ribosomske RNA so ribozomi sestavljeni iz beljakovin in so odgovorni za prenos molekule RNA v beljakovine.

Prenosne RNA sodelujejo tudi v tem procesu prevajanja, kar vodi do aminokisline, ki bo vključena v tvorbo polipeptidne verige.

Te RNA (ribosomske in transferne) so prepisane z RNA polimerazami I in III. RNA polimeraza I je specifična za transkripcijo večjih ribosomskih RNA, znanih kot 28S, 28S in 5.8S. S se nanaša na koeficient sedimentacije, tj. Na stopnjo sedimentacije med procesom centrifugiranja.

RNA polimeraza III je odgovorna za transkripcijo genov, ki kodirajo za manjše ribosomske RNA (5S).

Poleg tega RNA polimeraza III zapiše serijo majhnih RNA (ne pozabite, da obstaja več tipov RNA, ne le najbolj znanega selnega, ribosomskega in prenosnega RNA) kot majhna jedrska RNA..

Faktorji prepisovanja

RNA polimeraza I, rezervirana izključno za transkripcijo ribosomskih genov, zahteva več transkripcijskih faktorjev za svojo aktivnost. Geni, ki kodirajo za ribosomsko RNA, imajo lokaliziran promotor okoli 150 baznih parov "gorvodno" od mesta začetka transkripcije.

Promotor prepoznajo dva transkripcijska faktorja: UBF in SL1. Ti se povezujejo skupaj s promotorjem in pridobivajo polimerazo I, ki tvori iniciacijski kompleks.

Te faktorje tvorijo številne proteinske podenote. Podobno se zdi, da je TBP skupni transkripcijski faktor za tri polimeraze pri evkariontih.

Za RNA polimerazo III smo identificirali transkripcijski faktor TFIIIA, TFIIIB in TFIIIC. Ti so zaporedno povezani s kompleksom transkripcije.

RNA polimeraza v organelih

Subcelularni deli, imenovani organeli, so ena od razpoznavnih lastnosti evkariontov. Mitohondrije in kloroplasti imajo ločeno RNA polimerazo, ki je v bakteriji podobna temu encimu. Te polimeraze so aktivne in prepisujejo DNA, ki jo najdemo v teh organelih.

V skladu z endosimbiotično teorijo evkarionti prihajajo iz simbioze, kjer je ena bakterija pogoltnila manjšo. To pomembno evolucijsko dejstvo pojasnjuje podobnost med polimerazami mitohondrijev s polimerazo bakterij.

V arhejah

Kot pri bakterijah je v arhejah le ena vrsta polimeraze, ki je odgovorna za transkripcijo vseh genov enoceličnega organizma..

Vendar pa je RNA polimeraza v arhejah zelo podobna strukturi polimeraze pri evkariontih. Predstavljajo okence TATA in transkripcijske faktorje, specifično TBP in TFIIB.

Na splošno je proces transkripcije pri evkariontih precej podoben tistemu, ki ga najdemo v arhejah..

Razlike z DNA polimerazo

Replikacija DNA je orkestrirana z encimskim kompleksom, imenovanim DNA polimeraza. Čeprav se ta encim običajno primerja z RNA-polimerazo - oba katalizira polimerizacijo nukleotidne verige v smeri 5 'do 3' - obstajajo razlike v več vidikih..

Za DNA polimerazo potrebujemo kratek fragment nukleotidov, da lahko sproži replikacijo molekule, imenovanega primer ali primer. RNA polimeraza lahko začne sintezo de novo, in ne potrebuje prvega za svojo dejavnost.

DNA polimeraza se lahko veže na več mest vzdolž kromosoma, polimeraza pa se veže le na promotorje genov.

Glede mehanizmov. \ T lektoriranje encimov, tistih iz DNA polimeraze so veliko bolj znane, saj lahko popravijo napačne nukleotide, ki so bili po pomoti polimerizirani..

Reference

1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Celica: molekularni pristop (Vol. 2). Washington, DC: ASM pritisnite.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekularna celična biologija. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekularna biologija celice. 4. izdaja. New York: Garland Science
4. Pierce, B. A. (2009). Genetika: konceptualni pristop. Ed Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Izražanje genov. Knjige UMI na zahtevo.