RNA polümeraasi struktuur, funktsioonid prokarüootides, eukarüootides ja arheesis



The RNA polümeraas on ensümaatiline kompleks, mis vastutab RNA molekuli polümerisatsiooni vahendamise eest, alustades matriitsina kasutatavast DNA järjestusest. See protsess on geeniekspressiooni esimene samm ja seda nimetatakse transkriptsiooniks. RNA polümeraas seondub DNA-ga väga konkreetses piirkonnas, tuntud kui promootor.

See ensüüm - ja üldiselt transkriptsiooni protsess - on eukarüootides keerulisem kui prokarüootides. Eukarüootidel on mitu RNA polümeraasi, mis on spetsialiseerunud teatud tüüpi geenidele, erinevalt prokarüootidest, kus kõik geenid transkribeeritakse ühe polümeraasi klassi poolt.

Eukarüootide liini keerukuse suurenemine transkriptsiooniga seotud elementides on arvatavasti seotud keerulisema geenireguleerimise süsteemiga, mis on tüüpiline multitsellulaarsetele organismidele..

Arhees on transkriptsioon sarnane protsessiga, mis toimub eukarüootides, kuigi neil on ainult üks polümeraas.

Polümeerid ei toimi üksi. Selleks, et transkriptsiooniprotsess käivituks õigesti, on vajalik valgu komplekside olemasolu, mida nimetatakse transkriptsioonifaktoriteks.

Indeks

  • 1 Struktuur
  • 2 Funktsioonid
  • 3 Prokarüootides
  • 4 Eukarüootides
    • 4.1 Mis on geen?
    • 4.2 RNA polümeraas II
    • 4.3 RNA polümeraas I ja III
    • 4.4 RNA polümeraas organellides
  • 5 Arhiivis
  • 6 Erinevused DNA polümeraasiga
  • 7 Viited

Struktuur

Kõige paremini iseloomustatud RNA polümeraasid on bakterite polümeraasid. See koosneb mitmest polüpeptiidahelast. Ensüümil on mitu alaühikut, mis on kataloogitud kui α, β, β 'ja σ. On näidatud, et see viimane allüksus ei osale otseselt katalüüsis, vaid on seotud spetsiifilise seondumisega DNA-ga.

Tegelikult, kui me eemaldame alaühiku σ, võib polümeraas endiselt katalüüsida sellega seotud reaktsiooni, kuid seda teeb vales piirkonnas.

Α alamühiku mass on 40 000 daltonit ja on kaks. Alamühikutest β ja β 'on ainult 1 ja nende mass on vastavalt 155 000 ja 160 000 daltonit.

Need kolm struktuuri asuvad ensüümi tuumas, samal ajal kui σ alaühik on kaugemal ja seda nimetatakse sigma teguriks. Täieliku ensüümi - või holoensüümi - kogumass on ligi 480 000 daltonit.

RNA polümeraasi struktuur on laialt varieeruv ja sõltub uuritud rühmast. Siiski on kõigis mahepõllumajanduslikes olendites kompleksne ensüüm, mis koosneb mitmest ühikust.

Funktsioonid

RNA polümeraasi funktsiooniks on DNA matriitsist valmistatud RNA ahela nukleotiidide polümerisatsioon.

Kogu organismi ehitamiseks ja arendamiseks vajalik teave on kirjutatud selle DNA-s. Teave aga ei muuda otse valkudesse. Vajalik on vahepealne samm saatja RNA molekuli juurde.

Seda keele transformatsiooni DNA-lt RNA-ks vahendab RNA polümeraas ja seda nähtust nimetatakse transkriptsiooniks. See protsess sarnaneb DNA replikatsioonile.

Prokarüootides

Prokarüootid on ühesuunalised organismid, millel puudub määratletud tuum. Kõigist prokarüootidest on kõige uuritud organism Escherichia coli. See bakter on meie mikrobiota normaalne elanik ja on olnud geneetikutele ideaalne mudel.

RNA polümeraas eraldati kõigepealt selles organismis ja enamik transkriptsiooniuuringuid on läbi viidud E. coli. Selle bakteri ühes rakus leiame kuni 7000 polümeraasi molekuli.

Erinevalt eukarüootidest, millel on kolme tüüpi RNA polümeraase, töödeldakse prokarüootides kõiki geene ühe tüüpi polümeraasiga.

Eukarüootides

Mis on geen?

Eukarüootid on organismid, millel on membraani poolt piiritletud tuum ja millel on erinevad organellid. Eukarüootsetele rakkudele on iseloomulik kolm tüüpi tuuma-RNA polümeraase ja iga tüüp vastutab teatud geenide transkriptsiooni eest.

"Geen" ei ole lihtne määratleda. Tavaliselt kasutatakse meid nimetama mis tahes DNA järjestust "geen", mis lõppkokkuvõttes teisendab valku. Kuigi eelmine avaldus on tõene, on olemas ka geene, mille lõpptoode on RNA (ja mitte valk), või on need geenid, mis on seotud ekspressiooni reguleerimisega..

On kolm tüüpi polümeraase, mida nimetatakse I, II ja III. Kirjeldame allpool oma funktsioone:

RNA polümeraas II

Geenid, mis kodeerivad valke - ja sisaldavad messenger RNA-d - transkribeeritakse RNA polümeraasi II poolt. Tänu oma tähtsusele valgusünteesis on see olnud uurijate kõige uuritum polümeraas.

Transkriptsioonifaktorid

Need ensüümid ei suuda ise transkriptsiooni protsessi suunata, nad vajavad transkriptsioonifaktoriteks nimetatavate valkude olemasolu. Me saame eristada kahte tüüpi transkriptsioonifaktoreid: üldisi ja täiendavaid.

Esimene rühm hõlmab valke, mis on seotud transkriptsiooniga kõigile polümeraaside promootorid II. Need moodustavad transkriptsiooni põhimasina.

Süsteemides in vitro, Kirjeldatud on 5 RNA polümeraasi II transkriptsiooni käivitamiseks hädavajalikku üldist tegurit. Nendel promootoritel on konsensusjärjestus, mida nimetatakse "TATA box".

Transkriptsiooni esimene etapp hõlmab TFIID-i nime kandva teguri sidumist TATA-kasti. See valk on kompleks, millel on mitu alaühikut - nende hulgas on üks konkreetne kasti. See koosneb ka kümnest peptiidist, mida nimetatakse TAF-ideks (inglise keeles TBP-ga seotud tegurid).

Kolmas tegur on TFIIF. Pärast polümeeri II värbamist on transkriptsiooni alustamiseks vajalikud TFIIE ja TFIIH faktorid.

RNA polümeraas I ja III

Ribosomaalsed RNA-d on ribosoomide struktuurielemendid. Lisaks ribosomaalsele RNA-le koosnevad ribosoomid valkudest ja vastutavad RNS-i molekuli muundamise eest valguks.

Ülekande RNAd osalevad ka selles translatsiooniprotsessis, mis viib aminohappeni, mis moodustub polüpeptiidahelasse.

Need RNA-d (ribosoomid ja ülekanded) transkribeeritakse RNA polümeraaside I ja III poolt. RNA polümeraas I on spetsiifiline suuremate ribosomaalsete RNAde, tuntud kui 28S, 28S ja 5.8S, transkriptsioonile. S viitab sedimentatsiooni koefitsiendile, st sadestamiskiirustele tsentrifuugimise käigus.

RNA polümeraas III vastutab väiksemate ribosomaalsete RNA-de (5S) kodeerivate geenide transkriptsiooni eest..

RNA polümeraas III transkribeerib lisaks veel väikeseid RNA-sid (pidage meeles, et RNA on mitut tüüpi, mitte ainult kõige tuntum sõnumitooja, ribosomaalne ja ülekandev RNA)..

Transkriptsioonifaktorid

RNA polümeraas I, mis on reserveeritud ainult ribosomaalsete geenide transkriptsioonile, nõuab oma aktiivsusele mitmeid transkriptsioonifaktoreid. Ribosomaalset RNA-d kodeerivatel geenidel on lokaalne promootor, umbes 150 aluspaari "ülesvoolu" transkriptsiooni alguskohta.

Promootor tuvastatakse kahe transkriptsioonifaktori abil: UBF ja SL1. Need ühendavad ühiselt promootoriga ja värbavad polümeraasi I, moodustades initsiatsioonikompleksi.

Neid tegureid moodustavad mitmed valgu allüksused. Sarnaselt näib, et TBP on eukarüootide kolme polümeraasi ühine transkriptsioonifaktor.

RNA polümeraasi III puhul on tuvastatud transkriptsioonifaktor TFIIIA, TFIIIB ja TFIIIC. Need on järjestikku seotud transkriptsioonikompleksiga.

RNA polümeraas organellides

Eukarüootide eripära on ükskõik millised tsellulaarsed kambrid, mida nimetatakse organelliteks. Mitokondritel ja kloroplastidel on eraldi RNA polümeraas, mis meenutab bakterites seda ensüümi. Need polümeraasid on aktiivsed ja need transkribeerivad nendes organellides leitud DNA-d.

Endosümbiotilise teooria kohaselt pärinevad eukarüootid sümbioosi sündmusest, kus üks bakter neelas väiksema. See asjakohane evolutsiooniline fakt selgitab mitokondrite polümeraaside sarnasust bakterite polümeraasiga.

Arhiivis

Nagu bakterites, on arheesis ainult üks tüüpi polümeraas, mis vastutab ühehambalise organismi kõikide geenide transkriptsiooni eest..

Kuid RNA polümeraas arheesis on väga sarnane polümeraasi struktuurile eukarüootides. Nad esitlevad TATA kasti ja transkriptsiooni tegureid, TBP ja TFIIB.

Üldiselt on eukarüootide transkriptsiooniprotsess üsna sarnane araagias leiduvale..

Erinevused DNA polümeraasiga

DNA replikatsiooni korraldab ensümaatiline kompleks, mida nimetatakse DNA polümeraasiks. Kuigi seda ensüümi võrreldakse tavaliselt RNA polümeraasiga - mõlemad katalüüsivad nukleotiidahela polümerisatsiooni 5 'kuni 3' suunas - on erinevusi mitmetes aspektides..

DNA polümeraas vajab lühikest nukleotiidide fragmenti, et oleks võimalik algatada molekuli replikatsiooni, mida nimetatakse praimeriks või praimeriks. RNA polümeraas võib sünteesi alustada de novo, ja ei vaja esimest tegevust.

DNA polümeraas on võimeline seonduma kromosoomiga mitmete kohtadega, samas kui polümeraas seondub ainult geenide promootoritega.

Seoses mehhanismidega korrektuur ensüümidest on paremini tuntud DNA polümeraasi omad, mis on võimelised ekslikult vale nukleotiidid parandama, \ t.

Viited

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E.. Rakk: molekulaarne lähenemine (Vol. 2). Washington, DC: ASM.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulaarrakkude bioloogia. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Raku molekulaarbioloogia. 4. väljaanne. New York: Garland Science
  4. Pierce, B. A. (2009). Geneetika: kontseptuaalne lähenemine. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Geeni ekspressioon. UMI tellimused.