Struktura RNA polymerázy, funkce v prokaryotech, v eukaryotech a v archaea

RNA polymeráza Výraz "enzymový komplex" je enzymatický komplex, který je zodpovědný za zprostředkování polymerace molekuly RNA, vycházející z DNA sekvence použité jako templát. Tento proces je prvním krokem genové exprese a nazývá se transkripce. RNA polymeráza se váže na DNA ve velmi specifické oblasti, známé jako promotor.

Tento enzym - a proces transkripce obecně - je komplexnější u eukaryot než u prokaryot. Eukaryoty mají více RNA polymeráz, které se specializují na určité typy genů, na rozdíl od prokaryot, kde jsou všechny geny transkribovány jedinou třídou polymerázy.

Zvýšení složitosti v rámci linie eukaryot v prvcích souvisejících s transkripcí je pravděpodobně spojeno se sofistikovanějším systémem regulace genů, typickým pro mnohobuněčné organismy..

V archaea, přepis je podobný procesu, který nastane v eukaryotes, ačkoli oni jen mají jednu polymerase.

Polymerázy nepůsobí samostatně. Aby proces transkripce začal správně, je nutná přítomnost proteinových komplexů nazývaných transkripční faktory.

Index

• 1 Struktura
• 2 Funkce
• 3 V prokaryotech
• 4 V eukaryotech
  • 4.1 Co je gen?
  • 4.2 RNA polymeráza II
  • 4.3 RNA polymeráza I a III
  • 4.4 RNA polymeráza v organelách
• 5 V archaea
• 6 Rozdíly s DNA polymerázou
• 7 Odkazy

Struktura

Nejlépe charakterizované RNA polymerázy jsou polymerázy bakterií. To sestává z více polypeptidových řetězců. Enzym má několik podjednotek, katalogizovaných jako α, β, β a σ. Ukázalo se, že tato poslední podjednotka se nepodílí přímo na katalýze, ale podílí se na specifické vazbě na DNA.

Ve skutečnosti, pokud odstraníme podjednotku σ, polymeráza může stále katalyzovat svou přidruženou reakci, ale dělá to ve špatných oblastech.

Podjednotka α má hmotnost 40 000 Daltonů a jsou dvě. Z podjednotek β a β 'existuje pouze 1 a mají hmotnost 155 000 a 160 000 daltonů, resp..

Tyto tři struktury jsou umístěny v jádru enzymu, zatímco podjednotka σ je dále a nazývá se sigma faktorem. Kompletní enzym - nebo holoenzym - má celkovou hmotnost téměř 480 000 daltonů.

Struktura RNA polymerázy je velmi variabilní a závisí na studované skupině. Nicméně, ve všech organických bytostech je komplexní enzym, sestávat z několika jednotek.

Funkce

Funkcí RNA polymerázy je polymerace nukleotidů řetězce RNA, konstruovaného z templátu DNA.

Všechny informace potřebné pro stavbu a vývoj organismu jsou napsány v jeho DNA. Tato informace se však nepromítá přímo do proteinů. Je nezbytný mezistupeň k molekule messenger RNA.

Tato transformace jazyka z DNA na RNA je zprostředkována RNA polymerázou a jev se nazývá transkripce. Tento proces je podobný replikaci DNA.

V prokaryotech

Prokaryoty jsou jednobuněčné organismy bez definovaného jádra. Ze všech prokaryot je nejvíce studovaný organismus Escherichia coli. Tato bakterie je běžným obyvatelem naší mikrobioty a je ideálním modelem pro genetiky.

RNA polymeráza byla nejprve izolována v tomto organismu a většina transkripčních studií byla provedena v E. coli. V jedné buňce této bakterie můžeme najít až 7000 molekul polymeráz.

Na rozdíl od eukaryot, které mají tři typy RNA polymeráz, jsou v prokaryotech všechny geny zpracovány jedním typem polymerázy.

V eukaryotech

Co je to gen?

Eukaryoty jsou organismy, které mají jádro ohraničené membránou a mají různé organely. Eukaryotické buňky jsou charakterizovány třemi typy polymeráz nukleární RNA a každý typ je zodpovědný za transkripci konkrétních genů.

"Gen" není snadné definovat. Obvykle jsme zvyklí nazývat jakoukoliv sekvenci DNA "gen", která se nakonec promítá do proteinu. Ačkoliv předchozí tvrzení je pravdivé, existují i ​​geny, jejichž konečným produktem je RNA (a nikoliv protein), nebo jsou to geny podílející se na regulaci exprese.

Existují tři typy polymeráz, pojmenovaných jako I, II a III. Níže popíšeme jeho funkce:

RNA polymeráza II

Geny, které kódují proteiny - a zahrnují messenger RNA - jsou transkribovány RNA polymerázou II. Vzhledem ke své relevanci v syntéze bílkovin, to bylo nejvíce studoval polymerase výzkumníky.

Transkripční faktory

Tyto enzymy nemohou řídit proces transkripce sami, potřebují přítomnost proteinů nazývaných transkripční faktory. Rozlišujeme dva typy transkripčních faktorů: obecných a dalších.

První skupina zahrnuje proteiny, které se podílejí na transkripci všichni promotory polymeráz II. Ty představují základní mechanismus transkripce.

V systémech in vitro, Bylo charakterizováno pět obecných faktorů, které jsou nezbytné pro zahájení transkripce RNA polymerázou II. Tyto promotory mají shodnou sekvenci nazvanou "TATA box".

První krok transkripce zahrnuje vazbu faktoru nazývaného TFIID na pole TATA. Tento protein je komplex s více podjednotkami - mezi nimi je specifický k boxu. To také sestává z tuctu peptidy volaly TAFs (od angličtiny Faktory spojené s TBP).

Třetím faktorem je TFIIF. Po navázání polymerázy II jsou nezbytné faktory TFIIE a TFIIH pro zahájení transkripce.

RNA polymeráza I a III

Ribozomální RNA jsou strukturálními prvky ribozomů. Kromě ribozomální RNA jsou ribozomy tvořeny proteiny a jsou zodpovědné za translaci molekuly messenger RNA na protein.

Transferové RNA se také účastní tohoto translačního procesu, což vede k aminokyselině, která bude inkorporována do polypeptidového řetězce při tvorbě.

Tyto RNA (ribozom a transfer) jsou transkribovány RNA polymerázami I a III. RNA polymeráza I je specifická pro transkripci větších ribozomálních RNA, známých jako 28S, 28S a 5.8S. S označuje sedimentační koeficient, to znamená rychlost sedimentace během procesu odstřeďování.

RNA polymeráza III je zodpovědná za transkripci genů, které kódují menší ribozomální RNA (5S).

Kromě toho, řada malých RNA (pamatujte, že existuje několik typů RNA, nejen nejznámějšího posla, ribozomální a transferová RNA) jako malá jaderná RNA, jsou transkribovány pomocí RNA polymerázy III.

Transkripční faktory

RNA polymeráza I, vyhrazená výhradně pro transkripci genů ribozomů, vyžaduje pro svou aktivitu několik transkripčních faktorů. Geny, které kódují ribozomální RNA, mají lokalizovaný promotor přibližně 150 párů bází "upstream" místa startu transkripce.

Promotor je rozpoznán dvěma transkripčními faktory: UBF a SL1. Tyto se spojují kooperačně s promotorem a rekrutují polymerázu I za vzniku iniciačního komplexu.

Tyto faktory jsou tvořeny množstvím proteinových podjednotek. Podobně se zdá, že TBP je společným transkripčním faktorem pro tři polymerázy v eukaryotech.

Pro RNA polymerázu III byly identifikovány transkripční faktory TFIIIA, TFIIIB a TFIIIC. Ty jsou postupně spojeny s transkripčním komplexem.

RNA polymeráza v organelách

Subcelulární kompartmenty zvané organely jsou jednou z charakteristik eukaryot. Mitochondrie a chloroplasty mají samostatnou RNA polymerázu, která se podobá tomuto enzymu v bakteriích. Tyto polymerázy jsou aktivní a přepisují DNA nalezenou v těchto organelách.

Podle endosymbiotické teorie, eukaryotes pocházejí z události symbiózy, kde jedna bakterie polkla menší. Tato relevantní evoluční skutečnost vysvětluje podobnost polymeráz mitochondrií s polymerázou bakterií.

V archaea

Jako v bakteriích, v archaea je pouze jeden typ polymerázy zodpovědný za transkripci všech genů jednobuněčného organismu.

RNA polymeráza v archaea je však velmi podobná struktuře polymerázy v eukaryotech. Představují TATA box a transkripční faktory, konkrétně TBP a TFIIB.

Obecně, proces transkripce v eukaryotes je docela podobný tomu nalezenému v archaea..

Rozdíly s DNA polymerázou

Replikace DNA je řízena enzymatickým komplexem nazvaným DNA polymeráza. Ačkoli je tento enzym obvykle porovnáván s RNA polymerázou - obě katalyzují polymeraci nukleotidového řetězce ve směru 5 'až 3' - existují rozdíly v několika aspektech.

DNA polymeráza potřebuje krátký fragment nukleotidů, aby mohla iniciovat replikaci molekuly, nazývané primer nebo primer. RNA polymeráza může začít syntézu de novo, a pro svou činnost nepotřebuje první.

DNA polymeráza se může vázat na několik míst podél chromozomu, zatímco polymeráza se váže pouze na promotory genů.

Pokud jde o mechanismy korektury enzymů, DNA polymerázy jsou mnohem lépe známé a jsou schopny opravit chybné nukleotidy, které byly omylem polymerovány..

Odkazy

1. Cooper, G. M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Buňka: molekulární přístup (Vol. 2). Washington, DC: tisk ASM.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulární buněčná biologie. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekulární biologie buňky. 4. vydání. New York: Garland věda
4. Pierce, B. A. (2009). Genetika: koncepční přístup. Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Exprese genu. Knihy UMI na vyžádání.