Štruktúra RNA polymerázy, funkcie, v prokaryotoch, v eukaryotoch av archaea

RNA polymeráza Termín "enzým" je enzymatický komplex, ktorý je zodpovedný za sprostredkovanie polymerizácie molekuly RNA, vychádzajúc zo sekvencie DNA použitej ako templát. Tento proces je prvým krokom génovej expresie a nazýva sa transkripcia. RNA polymeráza sa viaže na DNA vo veľmi konkrétnej oblasti, známej ako promótor.

Tento enzým - a proces transkripcie všeobecne - je komplexnejší v eukaryotoch ako v prokaryotoch. Eukaryoty majú viac RNA polymeráz, ktoré sa špecializujú na určité typy génov, na rozdiel od prokaryotov, kde sú všetky gény transkribované jednou triedou polymerázy.

Zvýšenie komplexnosti v rámci línie eukaryotov v elementoch súvisiacich s transkripciou je pravdepodobne spojené so sofistikovanejším systémom regulácie génov, typickým pre mnohobunkové organizmy..

V archaea je transkripcia podobná procesu, ktorý sa vyskytuje v eukaryotoch, hoci majú len jednu polymerázu.

Polymerázy nepôsobia samostatne. Aby proces transkripcie začal správne, je potrebná prítomnosť proteínových komplexov nazývaných transkripčné faktory.

index

• 1 Štruktúra
• 2 Funkcie
• 3 V prokaryotoch
• 4 V eukaryotoch
  • 4.1 Čo je to gén?
  • 4.2 RNA polymeráza II
  • 4.3 RNA polymeráza I a III
  • 4.4 RNA polymeráza v organelách
• 5 V archaea
• 6 Rozdiely s DNA polymerázou
• 7 Referencie

štruktúra

Najlepšie charakterizované RNA polymerázy sú polymerázy baktérií. To pozostáva z viacerých polypeptidových reťazcov. Enzým má niekoľko podjednotiek, katalogizovaných ako α, β, β a σ. Ukázalo sa, že táto posledná podjednotka sa nezúčastňuje priamo na katalýze, ale je zapojená do špecifickej väzby na DNA.

V skutočnosti, ak odstránime podjednotku σ, polymeráza môže ešte katalyzovať svoju pridruženú reakciu, ale robí to v nesprávnych oblastiach.

Podjednotka α má hmotnosť 40 000 Daltonov a sú dve. Z podjednotiek β a β 'existuje iba 1 a majú hmotnosť 155 000 a 160 000 daltonov, resp..

Tieto tri štruktúry sú umiestnené v jadre enzýmu, zatiaľ čo podjednotka σ je ďalej a označuje sa ako sigma faktor. Kompletný enzým - alebo holoenzým - má celkovú hmotnosť približne 480 000 Daltonov.

Štruktúra RNA polymerázy je široko variabilná a závisí od študovanej skupiny. Vo všetkých organických bytostiach je však komplexný enzým zložený z niekoľkých jednotiek.

funkcie

Funkciou RNA polymerázy je polymerizácia nukleotidov RNA reťazca, konštruovaná z DNA templátu.

Všetky informácie potrebné pre stavbu a vývoj organizmu sú napísané v jeho DNA. Tieto informácie sa však netýkajú priamo proteínov. Je nevyhnutný medzikrok k molekule mediátora RNA.

Táto transformácia jazyka z DNA na RNA je sprostredkovaná RNA polymerázou a tento jav sa nazýva transkripcia. Tento proces je podobný replikácii DNA.

V prokaryotoch

Prokaryoty sú jednobunkové organizmy bez definovaného jadra. Zo všetkých prokaryotov bol najštudovanejším organizmom Escherichia coli. Táto baktéria je normálnym obyvateľom našej mikrobióny a je ideálnym modelom pre genetikov.

V tomto organizme sa najskôr izolovala RNA polymeráza a väčšina transkripčných štúdií sa uskutočnila v E. coli. V jednej bunke tejto baktérie nájdeme až 7000 molekúl polymeráz.

Na rozdiel od eukaryot, ktoré majú tri typy RNA polymeráz, v prokaryotoch sú všetky gény spracované jedným typom polymerázy.

V eukaryotoch

Čo je to gén?

Eukaryoty sú organizmy, ktoré majú jadro ohraničené membránou a majú rôzne organely. Eukaryotické bunky sú charakterizované tromi typmi nukleárnych RNA polymeráz a každý typ je zodpovedný za transkripciu konkrétnych génov.

"Gén" nie je ľahký termín na definovanie. Zvyčajne sme zvyknutí volať akúkoľvek sekvenciu DNA "gén", ktorá sa nakoniec premieta do proteínu. Hoci predchádzajúce tvrdenie je pravdivé, existujú aj gény, ktorých konečným produktom je RNA (a nie proteín), alebo sú to gény podieľajúce sa na regulácii expresie..

Existujú tri typy polymeráz, nazývané I, II a III. Nižšie popíšeme jeho funkcie:

RNA polymeráza II

Gény, ktoré kódujú proteíny - a zahŕňajú mediátorovú RNA - sú transkribované RNA polymerázou II. Vzhľadom na jeho význam v syntéze bielkovín, to bolo najviac študoval polymerázy výskumníkmi.

Transkripčné faktory

Tieto enzýmy nemôžu priamo riadiť proces transkripcie, potrebujú prítomnosť proteínov nazývaných transkripčné faktory. Môžeme rozlišovať dva typy transkripčných faktorov: všeobecné a dodatočné.

Prvá skupina zahŕňa proteíny, ktoré sa podieľajú na transkripcii všetko promótory polymeráz II. Tieto predstavujú základný mechanizmus transkripcie.

V systémoch in vitro, Bolo charakterizovaných päť všeobecných faktorov, ktoré sú nevyhnutné na iniciáciu transkripcie RNA polymerázou II. Tieto promótory majú konsenzus sekvenciu nazvanú "TATA box".

Prvý krok transkripcie zahŕňa väzbu faktora nazývaného TFIID na box TATA. Tento proteín je komplex s viacerými podjednotkami - medzi nimi je špecifický k boxu. Skladá sa z tucta peptidov nazývaných TAF (z angličtiny) Faktory spojené s TBP).

Tretím faktorom je TFIIF. Po získaní polymerázy II sú pre začiatok transkripcie nevyhnutné faktory TFIIE a TFIIH.

RNA polymeráza I a III

Ribozomálne RNA sú štruktúrnymi prvkami ribozómov. Okrem ribozomálnej RNA sú ribozómy tvorené proteínmi a sú zodpovedné za transláciu molekuly mediátorovej RNA na proteín.

Transferové RNA sa tiež zúčastňujú na tomto translačnom procese, čo vedie k aminokyseline, ktorá bude inkorporovaná do polypeptidového reťazca vo vytvorení.

Tieto RNA (ribozóm a transfer) sú transkribované RNA polymerázami I a III. RNA polymeráza I je špecifická pre transkripciu väčších ribozomálnych RNA, známych ako 28S, 28S a 5.8S. S označuje sedimentačný koeficient, to znamená mieru sedimentácie počas procesu odstreďovania.

RNA polymeráza III je zodpovedná za transkripciu génov, ktoré kódujú menšie ribozomálne RNA (5S)..

Okrem toho, séria malých RNA (pamätajte, že existuje niekoľko typov RNA, nielen najznámejšieho posla, ribozómu a transferovej RNA) ako malá nukleárna RNA, sa transkribuje pomocou RNA polymerázy III.

Transkripčné faktory

RNA polymeráza I, vyhradená výlučne na transkripciu ribozomálnych génov, vyžaduje pre svoju aktivitu niekoľko transkripčných faktorov. Gény, ktoré kódujú ribozomálnu RNA, majú lokalizovaný promótor približne 150 párov báz "upstream" miesta štartu transkripcie.

Promótor je rozpoznávaný dvoma transkripčnými faktormi: UBF a SL1. Tieto sa spoja kooperačne s promótorom a získavajú polymerázu I, čím sa vytvára iniciačný komplex.

Tieto faktory sú tvorené viacerými proteínovými podjednotkami. Podobne sa zdá, že TBP je spoločným transkripčným faktorom pre tri polymerázy v eukaryotoch.

Pre RNA polymerázu III bol identifikovaný transkripčný faktor TFIIIA, TFIIIB a TFIIIC. Tie sú postupne spojené s transkripčným komplexom.

RNA polymeráza v organelách

Subcelulárne kompartmenty nazývané organely sú jedným z charakteristických znakov eukaryot. Mitochondrie a chloroplasty majú samostatnú RNA polymerázu, ktorá sa podobá tomuto enzýmu v baktériách. Tieto polymerázy sú aktívne a transkribujú DNA nachádzajúcu sa v týchto organelách.

Podľa endosymbiotickej teórie, eukaryoty pochádzajú z symbiózy, kde jedna baktéria prehltla menšiu. Táto relevantná evolučná skutočnosť vysvetľuje podobnosť medzi polymerázami mitochondrií s polymerázou baktérií.

V archaea

Tak ako v baktériách, aj v archaea existuje iba jeden typ polymerázy, ktorý je zodpovedný za transkripciu všetkých génov jednobunkového organizmu..

Avšak RNA polymeráza v archaea je veľmi podobná štruktúre polymerázy v eukaryotoch. Predstavujú TATA box a transkripčné faktory, konkrétne TBP a TFIIB.

Všeobecne platí, že proces transkripcie v eukaryotoch je celkom podobný procesu, ktorý sa nachádza v archaea..

Rozdiely s DNA polymerázou

Replikácia DNA je riadená enzymatickým komplexom nazývaným DNA polymeráza. Hoci sa tento enzým zvyčajne porovnáva s RNA polymerázou - obe katalyzujú polymerizáciu nukleotidového reťazca v smere 5 'až 3' - existujú rozdiely v niekoľkých aspektoch.

DNA polymeráza potrebuje krátky fragment nukleotidov, aby mohla iniciovať replikáciu molekuly, nazývanej primer alebo primér. RNA polymeráza môže začať syntézu de novo, a pre svoju činnosť nepotrebuje prvý.

DNA polymeráza je schopná viazať sa na niekoľko miest pozdĺž chromozómu, zatiaľ čo polymeráza sa viaže len na promótory génov.

Pokiaľ ide o mechanizmy korektúra enzýmov, DNA polymerázy sú oveľa lepšie známe, pretože sú schopné opraviť chybné nukleotidy, ktoré boli omylom polymerizované..

referencie

1. Cooper, G. M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Bunka: molekulárny prístup (Vol. 2). Washington, DC: ASM press.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulárna bunková biológia. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J a kol. (2002). Molekulárna biológia bunky. 4. vydanie. New York: Garland Science
4. Pierce, B. A. (2009). Genetika: koncepčný prístup. Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Expresia génu. Knihy UMI na požiadanie.