Dele:
RNA-polymerasestruktur, funksjoner, i prokaryoter, i eukaryoter og i arkea
den RNA-polymerase er et enzymatisk kompleks som er ansvarlig for å formidle polymerisasjonen av et RNA-molekyl, ut fra en DNA-sekvens som brukes som en mal. Denne prosessen er det første trinnet i genuttrykk, og kalles transkripsjon. RNA-polymerase binder til DNA i en meget spesiell region, kjent som en promotor.
Dette enzymet - og transskripsjonsprosessen generelt - er mer komplekst i eukaryoter enn i prokaryoter. Eukaryoter har flere RNA-polymeraser som spesialiserer seg på visse typer gener, i motsetning til prokaryoter hvor alle gener transkriberes av en enkelt polymerase.
Økningen i kompleksitet innenfor eukaryotene i elementene relatert til transkripsjon er antakelig knyttet til et mer sofistikert system for genregulering, typisk for multicellulære organismer.
I arkea ligner transkripsjon prosessen som forekommer i eukaryoter, selv om de bare har en polymerase.
Polymeraser virker ikke alene. For at transkripsjonsprosessen skal starte riktig, er nærværet av proteinkomplekser kalt transkripsjonsfaktorer nødvendig.
index
- 1 struktur
- 2 funksjoner
- 3 I prokaryoter
- 4 i eukaryoter
- 4.1 Hva er et gen?
- 4,2 RNA polymerase II
- 4,3 RNA-polymerase I og III
- 4.4 RNA-polymerase i organeller
- 5 i arkea
- 6 Forskjeller med DNA-polymerase
- 7 referanser
struktur
De best karakteriserte RNA-polymeraser er polymerasene av bakteriene. Dette består av flere polypeptidkjeder. Enzymet har flere underenheter, katalogisert som a, β, β og σ. Det har vist seg at denne siste underenheten ikke deltar direkte i katalysen, men er involvert i spesifikk binding til DNA.
Faktisk, hvis vi eliminerer underenheten σ, kan polymerasen fortsatt katalysere den tilhørende reaksjonen, men det gjør det i feil regioner.
A-underenheten har en masse på 40.000 dalton og det er to. Av underenhetene β og β er det bare 1, og de har en masse på henholdsvis 155.000 og 160.000 dalton.
Disse tre strukturene ligger i kjernen til enzymet, mens σ-underenheten er lenger unna, og kalles sigma-faktoren. Det komplette enzymet - eller holoenzym - har en totalvekt nær 480.000 Dalton.
Strukturen av RNA-polymerase er mye variabel, og avhenger av den studerte gruppen. Men i alle organiske vesener er et komplekst enzym, bestående av flere enheter.
funksjoner
Funksjonen til RNA-polymerase er polymerisasjonen av nukleotidene i en RNA-kjede, konstruert fra en DNA-mal.
All informasjon som er nødvendig for bygging og utvikling av en organisme, er skrevet i dets DNA. Informasjonen oversetter imidlertid ikke direkte til proteiner. Mellomtrinnet til et messenger-RNA-molekyl er nødvendig.
Denne transformasjonen av språket fra DNA til RNA formidles av RNA-polymerase, og fenomenet kalles transkripsjon. Denne prosessen ligner DNA-replikasjon.
I prokaryoter
Prokaryoter er unicellulære organismer, uten en definert kjernen. Av alle prokaryotene har den mest studerte organismen vært Escherichia coli. Denne bakterien er en normal innbygger i mikrobiotaen og har vært den ideelle modellen for genetikere.
RNA-polymerase ble først isolert i denne organismen, og de fleste transkripsjonsstudiene er utført i E. coli. I en enkelt celle av denne bakterien finner vi opptil 7000 molekyler polymeraser.
I motsetning til eukaryoter som har tre typer RNA-polymeraser, behandles alle gener i prokaryoter av en enkelt type polymerase.
I eukaryoter
Hva er et gen?
Eukaryoter er organismer som har en kjerne avgrenset av en membran og har forskjellige organeller. Eukaryote celler kjennetegnes av tre typer kjernefysiske RNA-polymeraser, og hver type er ansvarlig for transkripsjon av bestemte gener.
Et "gen" er ikke et enkelt uttrykk for å definere. Vanligvis er vi vant til å kalle noen DNA-sekvens "gen" som til slutt oversettes til et protein. Selv om den forrige setningen er sant, er det også gener hvis sluttprodukt er et RNA (og ikke et protein), eller de er gener involvert i reguleringen av uttrykk.
Det finnes tre typer polymeraser, betegnet som I, II og III. Vi vil beskrive sine funksjoner nedenfor:
RNA polymerase II
Gener som koder for proteiner - og involverer et messenger RNA - transkriberes av RNA polymerase II. På grunn av sin relevans i proteinsyntese har den vært den mest studerte polymerasen av forskere.
Transkripsjonsfaktorer
Disse enzymene kan ikke direkte transkripsjonsprosessen av seg selv, de trenger tilstedeværelse av proteiner kalt transkripsjonsfaktorer. Vi kan skille mellom to typer transkripsjonsfaktorer: generell og ytterligere.
Den første gruppen inneholder proteiner som er involvert i transkripsjonen av alt promotorene av polymeraser II. Disse utgjør grunnleggende maskiner for transkripsjon.
I systemene in vitro, Fem generelle faktorer som er uunnværlige for initiering av transkripsjon med RNA-polymerase II har blitt karakterisert. Disse promotorer har en konsensussekvens som heter "TATA-boks".
Det første trinnet med transkripsjon innebærer binding av en faktor kalt TFIID til TATA-boksen. Dette proteinet er et kompleks med flere underenheter - blant dem en spesifikk til boksen. Den består også av et dusin peptider kalt TAF (fra engelsk TBP-assosierte faktorer).
En tredje faktor involvert er TFIIF. Etter at polymerase II er rekruttert, er TFIIE- og TFIIH-faktorer nødvendige for starten av transkripsjonen.
RNA-polymerase I og III
Ribosomale RNA er strukturelle elementer av ribosomer. I tillegg til ribosomal RNA består ribosomer av proteiner og er ansvarlig for å oversette et molekyl av messenger-RNA til protein.
Overførings-RNAer deltar også i denne oversettelsesprosessen, som fører til aminosyren som vil bli innlemmet i polypeptidkjeden i formasjon.
Disse RNA-ene (ribosomal og overføring) transkriberes av RNA-polymeraser I og III. RNA-polymerase I er spesifikk for transkripsjonen av de større ribosomale RNA, kjent som 28S, 28S og 5,8S. S refererer til sedimenteringskoeffisienten, det vil si sedimenteringshastighetene under sentrifugeringsprosessen.
RNA-polymerase III er ansvarlig for transkripsjonen av gener som koder for de mindre ribosomale RNAene (5S).
I tillegg transkriberes en serie små RNA (husk at det finnes flere typer RNA, ikke bare det mest kjente messenger-, ribosomale og overførings-RNA) som det lille kjernefysiske RNA, ved RNA-polymerase III.
Transkripsjonsfaktorer
RNA-polymerase I, reservert eksklusivt for transkripsjon av ribosomale gener krever flere transkripsjonsfaktorer for sin aktivitet. Generene som kodes for ribosomalt RNA har en lokalisert promotor ca. 150 basepar "oppstrøms" av transkripsjonsstartstedet.
Promotoren er gjenkjent av to transkripsjonsfaktorer: UBF og SL1. Disse blir sammen med promotoren og rekrutterer polymerase I, som danner initieringskomplekset.
Disse faktorene dannes av flere proteinunderenheter. På samme måte synes TBP å være en delt transkripsjonsfaktor for de tre polymeraser i eukaryoter.
For RNA-polymerase III er transkripsjonsfaktoren TFIIIA, TFIIIB og TFIIIC blitt identifisert. Disse er sekvensielt knyttet til transkripsjonskomplekset.
RNA-polymerase i organeller
Subcellulære rom kalt organeller er et av de eukaryoter som utmerker seg. Mitokondrier og kloroplaster har en egen RNA-polymerase som ligner dette enzymet i bakterier. Disse polymeraser er aktive, og de transkriberer DNA funnet i disse organeller.
Ifølge endosymbiotisk teori kommer eukaryoter fra en symbiose-tilfelle, hvor en bakterie svelger en mindre. Dette relevante evolusjonære faktum forklarer likheten mellom polymerasene av mitokondrier med polymerasen av bakterier.
I arkea
Som i bakterier er det i arkea bare en type polymerase som er ansvarlig for transkripsjonen av alle gener av den encellede organismen.
Imidlertid er RNA-polymerase i arkea meget lik strukturen av polymerase i eukaryoter. De presenterer en TATA-boks og transkripsjonsfaktorer, spesielt TBP og TFIIB.
Generelt er prosessen med transkripsjon i eukaryoter ganske lik den som finnes i arkea..
Forskjeller med DNA-polymerase
DNA-replikasjon er orkestrert av et enzymatisk kompleks kalt DNA-polymerase. Selv om dette enzymet vanligvis sammenlignes med RNA-polymerase, katalyserer begge polymeriseringen av en nukleotidkjede i retningen 5 'til 3' - det er forskjeller i flere aspekter.
DNA-polymerasen trenger et kort fragment av nukleotider for å kunne starte replikasjonen av molekylet, kalt primer eller primer. RNA-polymerase kan starte syntesen de novo, og trenger ikke den første for sin aktivitet.
DNA-polymerase er i stand til å binde til flere steder langs et kromosom, mens polymerase bare binder til promotorer av gener.
Når det gjelder mekanismene til korrekturlesing av enzymer, er DNA-polymerase-kjente mye bedre kjent, og er i stand til å korrigere de forkerte nukleotider som har blitt polymerisert ved en feil.
referanser
- Cooper, G. M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Cellen: en molekylær tilnærming (Vol. 2). Washington, DC: ASM press.
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, J. E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekylærcellebiologi. Macmillan.
- Alberts B, Johnson A, Lewis J et al. (2002). Molekylærbiologi av cellen. 4. utgave. New York: Garland Science
- Pierce, B. A. (2009). Genetikk: En konseptuell tilnærming. Ed. Panamericana Medical.
- Lewin, B. (1975). Genuttrykk. UMI bøker på etterspørsel.