Struktur polimerase RNA, fungsi, dalam prokariot, dalam eukariota dan di arkea



The Polimerase RNA adalah kompleks enzimatik yang bertanggungjawab untuk menengahi pempolimeran molekul RNA, bermula dari urutan DNA yang digunakan sebagai templat. Proses ini merupakan langkah pertama dari ekspresi gen, dan dipanggil transkripsi. Polimerase RNA mengikat DNA dalam rantau yang sangat khusus, dikenali sebagai penganjur.

Enzim ini - dan proses transkripsi secara amnya - lebih kompleks dalam eukariota daripada prokariot. Eukaryota mempunyai pelbagai polimerase RNA yang pakar dalam beberapa jenis gen, berbeza dengan prokariot di mana semua gen ditranskripsikan oleh satu kelas polimerase.

Peningkatan kerumitan dalam garis keturunan eukariota dalam unsur-unsur yang berkaitan dengan transkripsi mungkin dikaitkan dengan sistem pengawal gen yang lebih canggih, khas dari organisme multiselular.

Di archaea, transkripsi adalah serupa dengan proses yang berlaku dalam eukariota, walaupun mereka hanya mempunyai satu polimerase.

Polimerase tidak bertindak sendirian. Untuk proses transkripsi bermula dengan betul, kehadiran kompleks protein yang dipanggil faktor transkripsi diperlukan.

Indeks

  • 1 Struktur
  • 2 Fungsi
  • 3 Dalam prokariot
  • 4 Dalam eukariota
    • 4.1 Apa itu gen?
    • 4.2 RNA polimerase II
    • 4.3 RNA polimerase I dan III
    • 4.4 RNA polimerase dalam organel
  • 5 Di archaea
  • 6 Perbezaan dengan polimerase DNA
  • 7 Rujukan

Struktur

Polimerase RNA yang paling ditakrifkan ialah polimerase bakteria. Ini terdiri daripada pelbagai rantaian polipeptida. Enzim ini mempunyai beberapa subunit, yang dikelaskan sebagai α, β, β 'dan σ. Telah ditunjukkan bahawa subunit terakhir ini tidak terlibat secara langsung dalam pemangkinan, tetapi terlibat dalam pengikatan khusus DNA.

Sebenarnya, jika kita menghapuskan subunit σ polimerase itu masih boleh memangkinkan reaksi yang berkaitan, tetapi ia berlaku di kawasan-kawasan yang salah.

Subunit α mempunyai jisim sebanyak 40,000 Daltons dan terdapat dua. Daripada subunit β dan β 'hanya terdapat 1, dan mereka mempunyai jisim sebanyak 155,000 dan 160,000 daltons, masing-masing.

Ketiga struktur ini terletak di dalam nukleus enzim, manakala subunit σ semakin jauh, dan dipanggil faktor sigma. Enzim lengkap - atau holoenzyme - mempunyai berat keseluruhan yang hampir kepada 480,000 Daltons.

Struktur polimerase RNA adalah pembolehubah secara meluas, dan bergantung kepada kumpulan yang dikaji. Walau bagaimanapun, dalam semua makhluk organik adalah enzim kompleks, yang terdiri daripada beberapa unit.

Fungsi

Fungsi polimerase RNA ialah pempolimeran nukleotida rantai RNA, dibina dari templat DNA.

Semua maklumat yang diperlukan untuk pembinaan dan perkembangan organisma ditulis dalam DNAnya. Walau bagaimanapun, maklumat itu tidak diterjemahkan terus kepada protein. Langkah perantaraan kepada molekul RNA Rasul diperlukan.

Transformasi bahasa ini dari DNA ke RNA diantarkan oleh polimerase RNA dan fenomena itu dipanggil transkripsi. Proses ini serupa dengan replikasi DNA.

Dalam prokariot

Prokariote adalah organisma uniselular, tanpa nukleus yang ditakrifkan. Dari semua prokariote, organisma yang paling banyak dikaji adalah Escherichia coli. Bakterium ini adalah penghuni biasa mikrobiota kami dan merupakan model ideal untuk ahli genetik.

Polimerase RNA mula terpencil dalam organisma ini, dan kebanyakan kajian transkripsi telah dijalankan E. coli. Dalam satu sel bakterium ini, kita boleh menemui sehingga 7000 molekul polimerase.

Tidak seperti eukariot yang mempunyai tiga jenis polimerase RNA, dalam prokariota semua gen diproses oleh satu jenis polimerase.

Dalam eukariota

Apa gen?

Eukariot adalah organisma yang mempunyai nukleus yang dibatasi oleh membran dan mempunyai organel yang berlainan. Sel Eukariotik dicirikan oleh tiga jenis polimerase RNA nuklear, dan setiap jenis bertanggungjawab untuk transkripsi gen tertentu.

A "gen" bukan istilah mudah untuk menentukan. Biasanya, kita digunakan untuk memanggil mana-mana DNA "gen" yang akhirnya diterjemahkan ke dalam protein. Walaupun pernyataan terdahulu adalah benar, ada juga gen yang produk akhirnya adalah RNA (dan bukan protein), atau mereka adalah gen yang terlibat dalam peraturan ungkapan.

Terdapat tiga jenis polimerase, dinamakan I, II dan III. Kami akan menerangkan fungsinya di bawah:

RNA polimerase II

Gen yang kod bagi protein - dan melibatkan RNA messenger - ditranskripsikan oleh RNA polimerase II. Disebabkan oleh kaitannya dengan sintesis protein, ia telah menjadi polimerase yang paling dikaji oleh penyelidik.

Faktor transkripsi

Enzim-enzim ini tidak dapat mengarahkan proses transkripsi dengan sendirinya, mereka memerlukan kehadiran protein yang dipanggil faktor transkripsi. Kita boleh membezakan dua jenis faktor transkripsi: umum dan tambahan.

Kumpulan pertama termasuk protein yang terlibat dalam transkripsi semua orang penganjur polimerase II. Ini merupakan mesin asas transkripsi.

Dalam sistem dalam vitro, Lima faktor umum yang diperlukan untuk permulaan transkripsi oleh RNA polymerase II telah dicirikan. Promoter ini mempunyai urutan konsensus yang dipanggil "kotak TATA".

Langkah pertama transkripsi melibatkan pengikatan faktor yang dipanggil TFIID ke kotak TATA. Protein ini adalah kompleks dengan pelbagai subunit - di antara mereka, satu spesifik ke dalam kotak. Ia juga terdiri daripada sedozen peptida yang dipanggil TAF (dari Bahasa Inggeris Faktor berkaitan TBP).

Faktor ketiga yang terlibat adalah TFIIF. Selepas polimerase II direkrut, faktor TFIIE dan TFIIH diperlukan untuk permulaan transkripsi.

RNA polimerase I dan III

RNA Ribosom adalah elemen struktur ribosom. Sebagai tambahan kepada RNA ribosom, ribosom terdiri daripada protein dan bertanggungjawab untuk menterjemah molekul RNA utusan kepada protein.

Pemindahan RNA juga turut serta dalam proses terjemahan ini, yang membawa kepada asid amino yang akan dimasukkan ke dalam rantaian polipeptida dalam pembentukan.

RNA ini (ribosom dan pemindahan) disalin oleh polimerase RNA I dan III. Polimerase RNA I adalah khusus untuk transkripsi RNA ribosom yang lebih besar, dikenali sebagai 28S, 28S dan 5.8S. S merujuk kepada pekali sedimentasi, iaitu, kadar pemendapan semasa proses emparan.

RNA polimerase III bertanggungjawab untuk transkripsi gen yang kod untuk RNA ribosom yang lebih kecil (5S).

Di samping itu, satu siri RNA kecil (ingat bahawa terdapat pelbagai jenis RNA, bukan sahaja messenger yang paling dikenali, ribosomal dan pemindahan RNA) sebagai RNA nuklear kecil, yang ditranskripsikan oleh RNA polymerase III.

Faktor transkripsi

Polimerase RNA I, khusus untuk transkripsi gen ribosom, memerlukan beberapa faktor transkripsi untuk aktivitinya. Gen-gen yang kod untuk RNA ribosomal mempunyai promoter setempat mengenai 150 pasangan asas "hulu" dari tapak permulaan transkripsi.

Promoter diiktiraf oleh dua faktor transkripsi: UBF dan SL1. Ini bergabung dengan promoter dan merekrut polimerase I, membentuk kompleks permulaan.

Faktor-faktor ini dibentuk oleh banyak subunit protein. Begitu juga, TBP nampaknya merupakan faktor transkripsi yang dikongsi untuk tiga polimerase dalam eukariota.

Untuk RNA polymerase III, faktor transkripsi TFIIIA, TFIIIB dan TFIIIC telah dikenalpasti. Ini berurutan secara berturut-turut dengan kompleks transkripsi.

Polimerase RNA dalam organel

Kompartmen subselel yang dipanggil organel merupakan salah satu ciri yang membezakan eukariota. Mitokondria dan kloroplas mempunyai polimerase RNA yang berasingan yang menyerupai enzim ini dalam bakteria. Polimerase ini adalah aktif, dan mereka menyalin DNA yang terdapat di organel ini.

Menurut teori endosymbiotik, eukariota berasal dari peristiwa simbiosis, di mana satu bakteria menelan yang lebih kecil. Fakta evolusi yang relevan ini menerangkan persamaan antara polimerase mitokondria dengan polimerase bakteria.

Di arkea

Seperti dalam bakteria, di arkea terdapat hanya satu jenis polimerase yang bertanggungjawab untuk transkripsi semua gen organisma uniselular.

Walau bagaimanapun, polimerase RNA di arkea sangat serupa dengan struktur polimerase dalam eukariota. Mereka menyampaikan kotak TATA dan faktor transkripsi, TBP dan TFIIB, khususnya.

Secara umum, proses transkripsi dalam eukariota agak serupa dengan yang terdapat di arkea..

Perbezaan dengan polimerase DNA

Replikasi DNA ditakrifkan oleh kompleks enzimatik yang dikenali sebagai polimerase DNA. Walaupun enzim ini biasanya dibandingkan dengan polimerase RNA - kedua-dua pemangkin polimerisasi rantaian nukleotida dalam arah 5 'hingga 3 - terdapat perbezaan dalam beberapa aspek.

Polimerase DNA memerlukan serpihan nukleotida yang pendek untuk dapat memulakan replikasi molekul, dipanggil buku asas atau primer. Polimerase RNA boleh memulakan sintesis de novo, dan tidak memerlukan yang pertama untuk aktivitinya.

Polimerase DNA dapat mengikat beberapa tapak di sepanjang kromosom, sementara polimerase hanya mengikat kepada promoter gen.

Mengenai mekanisme proofreading daripada enzim, polimerase DNA lebih dikenali, mampu membetulkan nukleotida yang salah yang telah dipolimerkan oleh kesilapan.

Rujukan

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Sel: pendekatan molekul (Vol. 2). Washington, DC: tekan ASM.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekul. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologi Molekul Sel. Edisi ke-4. New York: Sains Garland
  4. Pierce, B. A. (2009). Genetik: Pendekatan konseptual. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Ekspresi gen. Buku Mengenai Permintaan UMI.