РНА ПОЛИМЕРАЗА: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, ПРОКАРИОТИ, ЕУКАРИОТИ - БИОЛОГИЈА - 2025

РНК полимераза је комплексан ензим који је одговоран за посредовање полимеризацију РНК молекула, од низа ДНК користи као као шаблон. Овај процес је први корак у експресији гена, а зове се транскрипција. РНА полимераза везује се за ДНК у врло одређеној регији, познатој као промотор.

Овај ензим - и процес транскрипције уопште - је сложенији у еукариота него у прокариота. Еукариоти поседују вишеструке РНК полимеразе које су се специјализовале за одређене врсте гена, за разлику од прокариота где су сви гени преписани из једне класе полимеразе.

Структура РНА полимеразе у деловању.
Извор: И, Сплетте

Повећана сложеност унутар еукариотске лозе у елементима који се односе на транскрипцију вероватно је повезана са софистициранијим системом регулације гена, типичним за вишећелијске организме.

У археји је транскрипција слична процесу који се дешава код еукариота, упркос чињеници да они имају само једну полимеразу.

Полимеразе не делују саме. Да би се процес транскрипције правилно покренуо, неопходно је присуство протеинских комплекса који се називају фактори транскрипције.

Структура

Најбоље карактеристична РНА полимераза су полимеразе бактерија. Састоји се од више полипептидних ланаца. Ензим има неколико подјединица, каталогизираних као α, β, β ′ и σ. Показано је да ова последња подјединица не учествује директно у катализи, већ је укључена у специфично везивање за ДНК.

У ствари, ако уклонимо σ подјединицу, полимераза и даље може да катализује придружене реакције, али то чини у погрешним регионима.

Подјединица α има масу од 40 000 далтона и постоје два. Од β и β 'подјединица постоји само 1, а они имају масу од 155.000 и 160.000 далтона.

Ове три структуре су смештене у језгру ензима, док је σ подјединица даље, и зову се сигма фактор. Комплетни ензим - или холоенцим - има укупну тежину близу 480 000 далтона.

Структура РНА полимеразе је широко променљива и зависи од групе која се проучава. Међутим, код свих органских бића то је сложен ензим, који се састоји од више јединица.

Карактеристике

Функција РНА полимеразе је полимеризација нуклеотида у РНА ланцу, изграђена из ДНК шаблона.

Све информације потребне за изградњу и развој организма записане су у његовом ДНК. Међутим, информације се директно не преводе у протеине. Потребан је средњи корак ка молекули РНА гласника.

Ова трансформација језика из ДНК у РНК посредује РНК полимеразом и феномен се назива транскрипција. Тај је поступак сличан репликацији ДНК.

У прокариоте

Прокариоти су једноћелијски организми, без дефинисаног језгра. Од свих прокариота, проучавани организам је Есцхерицхиа цоли. Ова бактерија је нормалан становник наше микробиоте и била је идеалан модел за генетичаре.

РНА полимераза је прво изолована из овог организма, а већина испитивања транскрипције је извршена у Е. цоли. У једној ћелији ове бактерије можемо пронаћи до 7000 молекула полимеразе.

За разлику од еукариота који имају три врсте РНК полимеразе, код прокариота се сви гени обрадјују једном врстом полимеразе.

У еукариота

Шта је ген?

Еукариоти су организми који имају језгро ограничено мембраном и имају различите органеле. Еукариотске ћелије карактеришу три врсте нуклеарних РНК полимераза, а свака врста је одговорна за транскрипцију одређених гена.

"Ген" није лако одредити. Обично смо навикли да зовемо било коју ДНК секвенцу која се на крају претвара у протеин "ген". Иако је претходна изјава тачна, постоје и гени чији је крајњи производ РНА (а не протеин) или су гени укључени у регулацију експресије.

Постоје три врсте полимераза, означене као И, ИИ и ИИИ. У наставку ћемо описати његове функције:

РНА полимераза ИИ

Гени који кодирају протеине - и укључују мессенгер РНА - преписују РНА полимеразом ИИ. Због своје важности у синтези протеина, то је полимераза коју су истраживали највише.

Фактори транскрипције

Ови ензими не могу сами усмеравати процес транскрипције, потребно им је присуство протеина који се називају фактори транскрипције. Могу се разликовати две врсте фактора транскрипције: општи и додатни.

Прва група укључује протеине који су укључени у транскрипцију свих промотора полимеразе ИИ. Они чине основну машину транскрипције.

У ин витро системима је окарактерисано пет општих фактора који су неопходни за покретање транскрипције РНА полимеразом ИИ. Ови промотери имају консензусни низ који се назива "ТАТА бок".

Први корак у транскрипцији укључује везивање фактора званог ТФИИД на ТАТА поље. Овај протеин је комплекс са више подјединица - укључујући и специфичну везујућу кутију. Састоји се и од десетак пептида који се називају ТАФс (ТБП-повезани фактори).

Трећи укључени фактор је ТФИИФ. Након регрутације полимеразе ИИ, фактори ТФИИЕ и ТФИИХ су неопходни за започињање транскрипције.

РНА полимераза И и ИИИ

Рибосомалне РНК су структурни елементи рибосома. Поред рибосомалне РНА, рибосоми су састављени од протеина и одговорни су за транслацију гласника РНА у протеин.

Трансфер РНА такође учествују у овом процесу превођења, што доводи до аминокиселине која ће бити уграђена у формирајући полипептидни ланац.

Ове РНК (рибосомалне и трансферне) транскрибирају РНА полимеразама И и ИИИ. РНА полимераза И је специфична за транскрипцију највећих рибосомалних РНА, познатих као 28С, 28С и 5.8С. С се односи на коефицијент седиментације, односно брзине таложења током процеса центрифугирања.

РНА полимераза ИИИ одговорна је за транскрипцију гена који кодирају најмању рибосомалну РНК (5С).

Поред тога, низ малих РНА (запамтите да постоји више типова РНА, а не само најпознатији гласник, рибосомална и трансферна РНА), као што су мале нуклеарне РНК, преписује РНА полимеразом ИИИ.

Фактори транскрипције

РНА полимераза И, резервисана искључиво за транскрипцију рибосомалних гена, захтева неколико фактора транскрипције за своју активност. Гени који кодирају рибосомалну РНА имају промотор смештен око 150 базних парова "узводно" од места транскрипције.

Промотор препознају два фактора транскрипције: УБФ и СЛ1. Они се заједно вежу за промотор и регрутују полимеразу И, формирајући комплекс иницијације.

Ови фактори се састоје од више протеинских подјединица. Слично томе, чини се да је ТБП дељени фактор транскрипције за све три полимеразе у еукариотама.

За РНА полимеразу ИИИ идентификовани су транскрипциони фактор ТФИИИА, ТФИИИБ и ТФИИИЦ. Они се везују за секвенцу транскрипције.

РНА полимераза у органелама

Једна од карактеристичних карактеристика еукариота су субцелијски одељци звани органеле. Митохондрије и хлоропласти имају засебну РНК полимеразу која подсећа на овај ензим у бактеријама. Ове полимеразе су активне и преписују ДНК која се налази у тим органелама.

Према ендосимбиотској теорији, еукариоти потичу из догађаја симбиозе, где је једна бактерија захватала мању. Ова релевантна еволуциона чињеница објашњава сличност полимераза митохондрија са полимеразом бактерија.

У археама

Као и код бактерија, и у археама постоји само једна врста полимеразе која је одговорна за транскрипцију свих гена једноћелијског организма.

Међутим, РНА полимераза археје је врло слична структури полимеразе у еукариотима. Они посебно представљају ТАТА поље и факторе транскрипције, ТБП и ТФИИБ.

Опћенито говорећи, процес транскрипције у еукариота прилично је сличан ономе који се налази у археама.

Разлике са ДНК полимеразом

Репликација ДНК оркестрирана је ензимским комплексом који се зове ДНК полимераза. Иако се овај ензим често упоређује са РНК полимеразом - оба катализују полимеризацију нуклеотидног ланца у смеру 5 ′ до 3 ′ - они се у више аспеката разликују.

ДНК полимерази потребан је кратки нуклеотидни фрагмент како би се започела репликација молекула, која се назива прајмер или прајмер. РНА полимераза може започети синтезу де ново и није јој потребан прајмер за своју активност.

ДНА полимераза је способна да се везује за различита места дуж хромосома, док се полимераза везује само за промоторе гена.

Што се тиче механизама за корекцију ензима, они од ДНК полимеразе су много познатији, који могу да исправе погрешне нуклеотиде који су грешком полимеризовани.

Референце

1. Цоопер, ГМ, Хаусман, РЕ и Хаусман, РЕ (2000). Ћелија: молекуларни приступ (Вол. 2). Васхингтон, ДЦ: АСМ пресс.
2. Лодисх, Х., Берк, А., Дарнелл, ЈЕ, Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Сцотт, МП,… & Матсудаира, П. (2008). Молекуларна ћелијска биологија. Мацмиллан.
3. Албертс Б, Јохнсон А, Левис Ј и др. (2002). Молекуларна биологија ћелије. 4. издање Нев Иорк: Гарланд Сциенце
4. Пиерце, БА (2009). Генетика: концептуални приступ. Панамерицан Медицал Ед.
5. Левин, Б. (1975). Експресија гена. УМИ књиге на захтев.