RNA-polymeraasirakenne, funktiot, prokaryooteissa, eukaryooteissa ja arkkitehtuurissa



RNA-polymeraasi on entsymaattinen kompleksi, joka vastaa RNA-molekyylin polymeroinnin välittämisestä aloittaen templaattina käytetystä DNA-sekvenssistä. Tämä prosessi on geenien ilmentymisen ensimmäinen vaihe ja sitä kutsutaan transkriptioksi. RNA-polymeraasi sitoutuu DNA: han hyvin tietyllä alueella, joka tunnetaan promoottorina.

Tämä entsyymi - ja yleisesti transkription prosessi - on monimutkaisempi eukaryooteissa kuin prokaryooteissa. Eukaryooteilla on useita RNA-polymeraaseja, jotka ovat erikoistuneet tietyntyyppisiin geeneihin, toisin kuin prokaryootit, joissa kaikki geenit transkriboidaan yhdellä polymeraasiluokalla.

Eukaryoottien linjan monimutkaisuuden lisääntyminen transkriptioon liittyvissä elementeissä liittyy oletettavasti monimutkaisempaan geenisääntelyjärjestelmään, joka on tyypillinen monisoluisille organismeille..

Arkkitehtuurissa transkriptio on samanlainen kuin prosessi, joka tapahtuu eukaryooteissa, vaikka niissä on vain yksi polymeraasi.

Polymeraasit eivät toimi yksin. Jotta transkriptioprosessi käynnistyy kunnolla, on välttämätöntä, että proteiinikompleksit kutsutaan transkriptiotekijöiksi.

indeksi

  • 1 Rakenne
  • 2 Toiminnot
  • 3 Prokaryooteissa
  • 4 Eukaryooteissa
    • 4.1 Mikä on geeni?
    • 4.2 RNA-polymeraasi II
    • 4.3 RNA-polymeraasi I ja III
    • 4.4 RNA-polymeraasi organelleissa
  • 5 Arkistossa
  • 6 Erot DNA-polymeraasilla
  • 7 Viitteet

rakenne

Parhaiten karakterisoidut RNA-polymeraasit ovat bakteerien polymeraaseja. Tämä koostuu useista polypeptidiketjuista. Entsyymissä on useita alayksiköitä, jotka on luetteloitu a, β, β 'ja σ. On osoitettu, että tämä viimeinen alayksikkö ei osallistu suoraan katalyysiin, vaan on mukana spesifisessä sitoutumisessa DNA: han.

Itse asiassa, jos poistamme alayksikön σ, polymeraasi voi vielä katalysoida siihen liittyvää reaktiota, mutta se tapahtuu väärissä alueilla.

A-alayksikön massa on 40 000 daltonia ja on kaksi. Alayksiköistä β ja β 'on vain 1, ja niiden massa on 155 000 ja 160 000 daltonia..

Nämä kolme rakennetta sijaitsevat entsyymin ytimessä, kun taas σ-alayksikkö on kauempana ja sitä kutsutaan sigma-tekijäksi. Täydellisen entsyymin - tai holoentsyymin - kokonaispaino on lähes 480 000 daltonia.

RNA-polymeraasin rakenne on laajasti vaihteleva ja riippuu tutkitusta ryhmästä. Kaikissa luonnonmukaisissa oloissa on kuitenkin monimutkainen entsyymi, joka koostuu useista yksiköistä.

tehtävät

RNA-polymeraasin funktio on DNA-templaatista rakennetun RNA-ketjun nukleotidien polymerointi.

Kaikki organismin rakentamiseen ja kehittämiseen tarvittavat tiedot on kirjoitettu sen DNA: han. Tiedot eivät kuitenkaan käänny suoraan proteiineihin. Välivaihe messenger-RNA-molekyylille on välttämätön.

RNA-polymeraasi välittää tämän kielen transformaation DNA: sta RNA: han ja ilmiötä kutsutaan transkriptioksi. Tämä prosessi on samanlainen kuin DNA: n replikaatio.

Prokaryooteissa

Prokaryootit ovat yksisoluisia organismeja, joilla ei ole määriteltyä ydintä. Kaikista prokaryooteista tutkituin organismi on ollut Escherichia coli. Tämä bakteeri on mikrobiotamme normaali asukas ja se on ollut ihanteellinen malli geneettisille.

RNA-polymeraasi eristettiin ensin tässä organismissa, ja suurin osa transkriptiotutkimuksista on suoritettu E. coli. Tämän bakteerin yhdessä solussa löydetään jopa 7000 polymeraasimolekyyliä.

Toisin kuin eukaryooteilla, joilla on kolmenlaisia ​​RNA-polymeraaseja, prokaryooteissa kaikki geenit käsitellään yhden tyyppisellä polymeraasilla.

Eukaryooteissa

Mikä on geeni?

Eukaryootit ovat organismeja, joilla on kalvo rajattu ydin ja joilla on erilaiset organellit. Eukaryoottisoluihin on tunnusomaista kolme ydinalan RNA-polymeraasityyppiä, ja kukin tyyppi on vastuussa tiettyjen geenien transkriptiosta.

"Geeni" ei ole helppo määritellä. Tavallisesti meitä käytetään kutsumaan mitä tahansa DNA-sekvenssiä "geeni", joka lopulta kääntyy proteiiniksi. Vaikka edellinen lausunto on totta, on myös geenejä, joiden lopputuote on RNA (eikä proteiini), tai ne ovat geenejä, jotka osallistuvat ilmentymisen säätelyyn.

Polymeraaseja on kolme, nimeltään I, II ja III. Seuraavassa kuvataan sen toiminnot:

RNA-polymeraasi II

RNA-polymeraasi II transkriboi geenejä, jotka koodittavat proteiineja - ja joihin liittyy messenger-RNA. Koska se on merkityksellinen proteiinisynteesissä, se on ollut tutkijoiden tutkituin polymeraasi.

Transkriptiotekijät

Nämä entsyymit eivät voi ohjata transkription prosessia itse, ne tarvitsevat transkriptiotekijöiksi kutsuttuja proteiineja. Voimme erottaa kahden tyyppiset transkriptiotekijät: yleiset ja ylimääräiset.

Ensimmäinen ryhmä sisältää proteiinit, jotka ovat osallisina transkriptiossa kaikki polymeraasien II promoottorit. Nämä muodostavat transkription peruskoneet.

Järjestelmissä in vitro, Viisi yleistä tekijää, jotka ovat välttämättömiä transkription aloittamiseksi RNA-polymeraasilla II, on karakterisoitu. Näillä promoottoreilla on konsensussekvenssi nimeltä "TATA-laatikko".

Transkription ensimmäinen vaihe sisältää TFIID-nimisen tekijän sitoutumisen TATA-ruutuun. Tämä proteiini on monimutkainen, jossa on useita alayksiköitä - niiden joukossa erityinen laatikkoon. Se koostuu myös kymmenestä peptidistä, joita kutsutaan TAF: iksi (englanniksi TBP: hen liittyvät tekijät).

Kolmas tekijä on TFIIF. Polymeraasin II rekrytoinnin jälkeen TFIIE- ja TFIIH-tekijät ovat välttämättömiä transkription aloittamiseksi.

RNA-polymeraasi I ja III

Ribosomaaliset RNA: t ovat ribosomien rakenteellisia elementtejä. Ribosomaalisen RNA: n lisäksi ribosomit koostuvat proteiineista ja ne ovat vastuussa RNS-molekyylin kääntämisestä proteiiniksi.

Siirto-RNA: t osallistuvat myös tähän translaatioprosessiin, joka johtaa aminohappoon, joka sisällytetään polypeptidiketjuun muodostumisessa.

Nämä RNA: t (ribosomaalinen ja siirto) transkriboidaan RNA-polymeraaseilla I ja III. RNA-polymeraasi I on spesifinen suurempien ribosomaalisten RNA: iden, jotka tunnetaan nimellä 28S, 28S ja 5.8S, transkriptioon. S tarkoittaa sedimentaatiokerrointa, ts. Sedimentaatiotaajuutta sentrifugointiprosessin aikana.

RNA-polymeraasi III on vastuussa pienempien ribosomaalisten RNA: iden (5S) koodaavien geenien transkriptiosta.

RNA-polymeraasi III transkriboi lisäksi pientä RNA: ita (muistakaa, että RNA: ta on useita tyyppejä, ei vain tunnetuimpia lähettäjiä, ribosomaalisia ja siirto-RNA: ta)..

Transkriptiotekijät

RNA-polymeraasi I, joka on varattu yksinomaan ribosomaalisten geenien transkriptioon, vaatii useita transkriptiotekijöitä aktiivisuudestaan. Ribosomaalista RNA: ta koodaavilla geeneillä on lokalisoitu promoottori noin 150 emäsparia "ylävirtaan" transkription aloituspaikasta.

Promoottori tunnistetaan kahdella transkriptiotekijällä: UBF ja SL1. Nämä yhdistyvät yhteistyössä promoottorin kanssa ja rekrytoivat polymeraasi I: tä, muodostaen aloituskompleksin.

Nämä tekijät muodostuvat useista proteiinialayksiköistä. Vastaavasti TBP näyttää olevan yhteinen transkriptiotekijä kolmelle polymeraasille eukaryooteissa.

RNA-polymeraasi III: lle on identifioitu transkriptiotekijä TFIIIA, TFIIIB ja TFIIIC. Nämä liittyvät peräkkäin transkriptiokompleksiin.

RNA-polymeraasi organelleissa

Orgaaniset subcellulaariset osastot ovat yksi eukaryoottien erottuvista ominaisuuksista. Mitokondrioissa ja kloroplasteissa on erillinen RNA-polymeraasi, joka muistuttaa tätä entsyymiä bakteereissa. Nämä polymeraasit ovat aktiivisia, ja ne transkriboivat näissä organelli- sissa esiintyvän DNA: n.

Endosymbioottisen teorian mukaan eukaryootit ovat peräisin symbioosista, jossa yksi bakteeri nieli pienemmän. Tämä asiaankuuluva evoluutiotehtävä selittää mitokondrioiden polymeraasien samankaltaisuuden bakteerien polymeraasin kanssa.

Arkistossa

Kuten bakteereissa, arkkitehtuurissa on vain yksi polymeraasityyppi, joka vastaa yksisoluisen organismin kaikkien geenien transkriptiosta.

RNA-polymeraasi arkkitehtuurissa on kuitenkin hyvin samanlainen kuin polymeraasin rakenne eukaryooteissa. Niissä on TATA-laatikko ja transkriptiotekijät, TBP ja TFIIB.

Yleensä eukaryoottien transkriptioprosessi on melko samanlainen kuin arkkitehtuurissa..

Erot DNA-polymeraasilla

DNA-replikaatiota järjestää DNA-polymeraasi nimeltä entsymaattinen kompleksi. Vaikka tätä entsyymiä verrataan tavallisesti RNA-polymeraasiin, molemmat katalysoivat nukleotidiketjun polymerointia 5 '- 3'-suunnassa - on useita eroja eri näkökohdissa.

DNA-polymeraasi tarvitsee lyhyen nukleotidifragmentin voidakseen aloittaa molekyylin replikaation, jota kutsutaan alukkeeksi tai alukkeeksi. RNA-polymeraasi voi aloittaa synteesin de novo, ei tarvitse ensimmäistä toimintaa.

DNA-polymeraasi kykenee sitoutumaan useisiin kromosomipiireihin, kun taas polymeraasi sitoutuu vain geenien promoottoreihin.

Mitä tulee korjausluku entsyymien, DNA-polymeraasin aineet tunnetaan paljon paremmin, koska ne pystyvät korjaamaan väärät nukleotidit, jotka on polymeroitu virheellisesti.

viittaukset

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E.. Solu: molekyylinen lähestymistapa (Vol. 2). Washington, DC: ASM-lehdistö.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekyylisolubiologia. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et ai. (2002). Solun molekyylibiologia. 4. painos. New York: Garland Science
  4. Pierce, B. A. (2009). Genetics: Käsitteellinen lähestymistapa. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Geenien ilmentyminen. UMI Books on Demand.