RNA полимеразна структура, функции, в прокариоти, при еукариоти и археи

на РНК полимераза е ензимен комплекс, който е отговорен за медииране на полимеризацията на РНК молекула, започвайки от ДНК последователност, използвана като шаблон. Този процес е първата стъпка на генната експресия и се нарича транскрипция. РНК полимеразата се свързва с ДНК в много специфична област, известна като промотор.

Този ензим - и процесът на транскрипция като цяло - е по-сложен при еукариотите, отколкото в прокариотите. Еукариотите притежават множество РНК полимерази, които се специализират в определени типове гени, за разлика от прокариотите, където всички гени са транскрибирани от един клас полимераза.

Увеличаването на сложността в рамките на еукариотите в елементите, свързани с транскрипцията, вероятно е свързано с по-усъвършенствана система за генна регулация, типична за многоклетъчни организми..

В археите транскрипцията е подобна на процеса, който се случва при еукариотите, въпреки че те имат само една полимераза.

Полимеразите не действат самостоятелно. За да може процесът на транскрипция да започне правилно, е необходимо присъствието на протеинови комплекси, наречени транскрипционни фактори.

индекс

• 1 Структура
• 2 Функции
• 3 В прокариоти
• 4 При еукариотите
  • 4.1 Какво е ген?
  • 4.2 РНК полимераза II
  • 4.3 РНК полимераза I и III
  • 4.4 РНК полимераза в органели
• 5 В археите
• 6 Разлики с ДНК полимераза
• 7 Препратки

структура

Най-добре характеризираните РНК-полимерази са полимеразите на бактериите. Той се състои от множество полипептидни вериги. Ензимът има няколко субединици, каталогизирани като α, β, β 'и σ. Доказано е, че тази последна субединица не участва директно в катализа, но участва в специфичното свързване с ДНК.

Всъщност, ако елиминираме субединицата σ, полимеразата все още може да катализира свързаната с нея реакция, но го прави в погрешните региони..

Α субединицата има маса от 40 000 далтона и има две. От субединиците β и β 'има само 1, и те имат маса от 155,000 и 160,000 далтона, съответно.

Тези три структури са разположени в ядрото на ензима, докато σ субединицата е по-далеч и се нарича сигма фактор. Пълният ензим - или холоензим - има общо тегло близо до 480 000 Далтона.

Структурата на РНК полимераза е широко променлива и зависи от изследваната група. Въпреки това, във всички органични същества е сложен ензим, състоящ се от няколко единици.

функции

Функцията на РНК полимеразата е полимеризацията на нуклеотидите на РНК верига, изградени от ДНК матрица.

Цялата информация, необходима за изграждането и развитието на организма, е записана в нейната ДНК. Въпреки това, информацията не се превежда директно към протеините. Необходима е междинната стъпка към молекулата на РНК.

Тази трансформация на езика от ДНК към РНК се медиира от РНК полимераза и явлението се нарича транскрипция. Този процес е подобен на ДНК репликацията.

В прокариоти

Прокариотите са едноклетъчни организми, без определено ядро. От всички прокариоти, най-изученият организъм е бил Escherichia coli. Тази бактерия е нормален жител на нашата микробиота и е идеален модел за генетици.

Първоначално RNA полимеразата се изолира в този организъм и повечето от проучванията за транскрипция са проведени в Е. coli. В една клетка на тази бактерия можем да открием до 7000 молекули полимерази.

За разлика от еукариотите, които имат три вида РНК-полимерази, в прокариотите всички гени се обработват от един вид полимераза.

При еукариотите

Какво е ген?

Еукариотите са организми, които имат ядро, ограничено от мембрана и имат различни органели. Еукариотните клетки се характеризират с три вида ядрени РНК полимерази и всеки тип е отговорен за транскрипцията на определени гени..

"Ген" не е лесен за дефиниране термин. Обикновено, ние сме свикнали да наричаме "ген" на всяка ДНК последователност, която в крайна сметка се превръща в протеин. Въпреки че предишното твърдение е вярно, има и гени, чийто краен продукт е РНК (а не протеин), или те са гени, включени в регулирането на изразяването.

Съществуват три вида полимерази, наречени I, II и III. По-долу ще опишем неговите функции:

РНК полимераза II

Гените, които кодират белтъците - и включват информационна РНК - се транскрибират от РНК полимераза II. Поради значението му за синтеза на протеини, тя е най-изучената полимераза от изследователите.

Транскрипционни фактори

Тези ензими не могат сами да насочат процеса на транскрипция, те се нуждаят от присъствието на протеини, наречени транскрипционни фактори. Можем да разграничим два вида транскрипционни фактори: общ и допълнителен.

Първата група включва протеините, които участват в транскрипцията на всички промоторите на полимерази II. Те представляват основната машина за транскрипция.

В системите in vitro, Описани са пет основни фактора, които са необходими за инициирането на транскрипция чрез РНК полимераза II. Тези промотори имат консенсусна последователност, наречена "TATA кутия"..

Първата стъпка на транскрипция включва свързването на фактор, наречен TFIID, към TATA полето. Този протеин е комплекс с множество субединици - сред тях, специфичен за кутията. Също така се състои от дузина пептиди, наречени TAF (от английски Фактори, свързани с ТВР).

Третият включен фактор е TFIIF. След набирането на полимераза II, TFIIE и TFIIH фактори са необходими за началото на транскрипцията.

РНК полимераза I и III

Рибозомните РНК са структурни елементи на рибозомите. В допълнение към рибозомната РНК, рибозомите се състоят от протеини и са отговорни за транслирането на молекула на РНК с протеини в протеин.

Трансферните РНК също участват в този транслационен процес, което води до аминокиселината, която ще бъде включена в полипептидната верига в образуването.

Тези РНК (рибозомални и трансферни) се транскрибират от РНК-полимерази I и III. РНК полимераза I е специфична за транскрипцията на по-големите рибозомални РНК, известни като 28S, 28S и 5.8S. S се отнася до коефициента на утаяване, т.е. скоростите на утаяване по време на процеса на центрофугиране.

РНК полимераза III е отговорна за транскрипцията на гените, които кодират по-малките рибозомни РНК (5S).

В допълнение, серия от малки RNAs (не забравяйте, че има много видове РНК, не само най-известните пратеник, рибозомална и трансферна РНК) като малка ядрена РНК, се транскрибират от РНК полимераза III.

Транскрипционни фактори

РНК полимераза I, запазена изключително за транскрипция на рибозомни гени, изисква няколко транскрипционни фактора за своята активност. Гените, които кодират рибозомалната РНК, имат локализиран промотор около 150 базови двойки "нагоре" на мястото на начало на транскрипцията..

Промоторът се разпознава от два транскрипционни фактора: UBF и SL1. Те се свързват съвместно с промотора и привличат полимераза I, образувайки инициационния комплекс.

Тези фактори се формират от множество протеинови субединици. По подобен начин, ТВР изглежда е споделен транскрипционен фактор за трите полимерази в еукариотите.

За РНК полимераза III са идентифицирани транскрипционният фактор TFIIIA, TFIIIB и TFIIIC. Те са последователно свързани с транскрипционния комплекс.

РНК полимераза в органели

Подклетъчните отделения, наречени органели, са една от отличителните характеристики на еукариотите. Митохондриите и хлоропластите имат отделна РНК полимераза, която прилича на този ензим в бактериите. Тези полимерази са активни и те транскрибират ДНК, намерена в тези органели.

Според ендосимбиотичната теория еукариотите идват от събитие на симбиоза, при което една бактерия поглъща по-малка. Този съответен еволюционен факт обяснява приликата между полимеразите на митохондриите с полимеразата на бактериите.

В археята

Както при бактериите, в археите има само един вид полимераза, отговорен за транскрипцията на всички гени на едноклетъчния организъм..

Въпреки това, РНК полимеразата в археите е много подобна на структурата на полимеразата при еукариотите. Те представляват TATA кутия и транскрипционни фактори, TBP и TFIIB, по-специално.

Като цяло, процесът на транскрипция в еукариотите е доста подобен на този, който се намира в археите..

Разлики с ДНК полимераза

Репликацията на ДНК е организирана от ензимен комплекс, наречен ДНК полимераза. Въпреки че този ензим обикновено се сравнява с РНК полимераза - и двете катализират полимеризацията на нуклеотидна верига в посока 5 'до 3' - има разлики в няколко аспекта..

ДНК полимеразата се нуждае от къс фрагмент от нуклеотиди, за да може да инициира репликацията на молекулата, наречена праймер или праймер. РНК полимеразата може да започне синтеза de novo, и не се нуждае от първата за своята дейност.

ДНК полимеразата е способна да се свърже с няколко места по хромозома, докато полимеразата се свързва само с промотори на гени.

Относно механизмите на коригиране на ензимите, тези на ДНК полимеразата са много по-известни, тъй като са в състояние да коригират грешните нуклеотиди, които са били полимеризирани по погрешка.

препратки

1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Клетката: молекулен подход (Том 2). Вашингтон, DC: ASM преса.
2. Lodish, Н., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Молекулярна клетъчна биология. Macmillan.
3. Alberts В, Johnson A, Lewis J, et al. (2002 г.). Молекулярна биология на клетката. 4-то издание. Ню Йорк: Garland Science
4. Пиърс, Б. А. (2009). Генетика: Концептуален подход. Ed. Panamericana Medical.
5. Левин, Б. (1975). Експресия на гена. UMI Книги по поръчка.