RNS polimeráz szerkezet, funkciók, prokariótákban, eukariótákban és archaeaban

az RNS polimeráz egy olyan enzimatikus komplex, amely felelős az RNS-molekula polimerizációjának közvetítéséért, a templátként használt DNS-szekvenciából kiindulva. Ez a folyamat a génexpresszió első lépése, és transzkripciónak nevezik. Az RNS-polimeráz nagyon specifikus régióban kötődik a DNS-hez, promóterként ismert.

Ez az enzim - és a transzkripciós folyamat általában - bonyolultabb az eukariótákban, mint a prokariótákban. Az eukarióták több RNS polimerázt tartalmaznak, amelyek bizonyos típusú génekre specializálódnak, ellentétben a prokariótákkal, ahol az összes gént egyetlen polimeráz osztályba írják át.

A transzkripcióhoz kapcsolódó elemekben az eukarióták vonalon belüli összetettség növekedése feltehetően a többsejtű szervezetekre jellemző, fejlettebb génszabályozási rendszerhez kapcsolódik..

Az archaea-ban a transzkripció hasonló az eukariótákban előforduló folyamathoz, bár csak egy polimeráz van.

A polimerázok nem hatnak egyedül. Ahhoz, hogy a transzkripciós folyamat megfelelően elinduljon, szükséges a transzkripciós faktoroknak nevezett fehérje-komplexek jelenléte.

index

• 1 Szerkezet
• 2 Funkciók
• 3 A prokariótákban
• 4 Az eukariótákban
  • 4.1 Mi a gén?
  • 4.2 RNS polimeráz II
  • 4.3 RNS polimeráz I és III
  • 4.4 RNS polimeráz organellákban
• 5 Az archaea-ban
• 6 Különbségek a DNS polimerázzal
• 7 Referenciák

struktúra

A legjobban jellemzett RNS-polimerázok a baktériumok polimerázai. Ez több polipeptid láncból áll. Az enzimnek több alegysége van, amelyek α, β, β 'és σ. Kimutatták, hogy ez az utolsó alegység nem vesz részt közvetlenül a katalízisben, hanem részt vesz a DNS specifikus kötődésében.

Valójában, ha megszüntetjük az σ alegységet, a polimeráz még mindig katalizálja a kapcsolódó reakciót, de a rossz régiókban.

Az α alegység tömege 40 000 dalton, és kettő van. A β és β alegységek közül csak 1 van, és ezek tömege 155 000 és 160 000 dalton..

Ezek a három struktúra az enzim magjában találhatók, míg az σ alegység távolabb van, és a sigma faktornak nevezik. A teljes enzim - vagy a holoenzim - össztömege közel 480 000 dalton.

Az RNS polimeráz szerkezete széles körben változó, és a vizsgált csoporttól függ. Azonban minden szerves lényekben egy komplex enzim, amely több egységből áll.

funkciók

Az RNS-polimeráz funkciója egy RNS-lánc nukleotidjának polimerizációja, amelyet DNS-sablonból állítunk elő.

A szervezet létrehozásához és fejlesztéséhez szükséges összes információt a DNS-ben írják. Az információ azonban nem fordul elő közvetlenül a fehérjékre. A közvetítő RNS-molekula közbenső lépése szükséges.

Ezt a transzformációt a DNS-ről az RNS-re az RNS-polimeráz közvetíti, és a jelenséget transzkripciónak nevezzük. Ez a folyamat hasonló a DNS replikációjához.

A prokariótákban

A prokarióták egysejtű szervezetek, meghatározott nukleusz nélkül. A prokarióták közül a leginkább vizsgált szervezet volt Escherichia coli. Ez a baktérium mikrobiota normális lakója, és a genetikusok számára ideális modell.

Az RNS polimerázt először izoláltuk ebben a szervezetben, és a transzkripciós vizsgálatok többségét 2006-ban végezték el E. coli. A baktérium egyetlen sejtében legfeljebb 7000 polimeráz molekulát találunk.

Ellentétben az eukariótákkal, amelyek háromféle RNS-polimerázzal rendelkeznek, prokariótákban az összes gént egyetlen polimeráz típusúan dolgozzák fel.

Az eukariótákban

Mi az a gén?

Az eukarióták olyan szervezetek, amelyeknek a magja határolt egy membránnal és különböző organellákkal rendelkezik. Az eukarióta sejteket háromféle nukleáris RNS-polimeráz jellemzi, és mindegyik típus felelős bizonyos gének transzkripciójáért..

A "gén" nem egyszerűen meghatározható. Általában olyan DNS-szekvenciát nevezünk, amely végül fehérjévé alakul. Annak ellenére, hogy az előző állítás igaz, vannak olyan gének is, amelyek végterméke egy RNS (és nem fehérje), vagy azok a gének, amelyek részt vesznek az expresszió szabályozásában..

Háromféle polimeráz létezik: I, II és III. Az alábbiakban leírjuk funkcióit:

RNS polimeráz II

A fehérjéket kódoló géneket, és egy RNS-et tartalmazó RNS-t a II. A fehérjeszintézis szempontjából relevánsnak bizonyult a kutatók által leginkább vizsgált polimeráz.

Transkripciós faktorok

Ezek az enzimek önmagukban nem irányíthatják a transzkripció folyamatát, szükségük van transzkripciós faktoroknak nevezett fehérjék jelenlétére. Kétféle transzkripciós tényezőt különböztetünk meg: általános és további.

Az első csoportba azok a fehérjék tartoznak, amelyek részt vesznek a transzkripcióban minden a polimeráz II promoterei. Ezek alkotják a transzkripció alapját.

A rendszerekben in vitro, Öt általános tényezőt jellemeztünk, amelyek nélkülözhetetlenek a transzkripció iniciálásához az RNS polimeráz II-vel. Ezeknek a promótereknek a konszenzusszekvenciája "TATA box"..

A transzkripció első lépése egy TFIID nevű tényező kötődését jelenti a TATA mezőbe. Ez a fehérje egy komplex, több alegységgel - köztük a dobozhoz. Ez egy tucat peptidet is tartalmaz, amelyeket TAF-nak hívnak (angolul TBP-vel kapcsolatos tényezők).

A harmadik tényező a TFIIF. A II. Polimeráz felvétele után a transzkripció megkezdéséhez TFIIE és TFIIH faktorok szükségesek.

RNS polimeráz I és III

A riboszómális RNS-ek a riboszómák szerkezeti elemei. A riboszómális RNS mellett a riboszómák fehérjékből állnak, és felelősek a hírvivő RNS molekulájának fehérjékké történő transzlációjáért..

A transzfer RNS-ek szintén részt vesznek ebben a transzlációs folyamatban, ami a polipeptidláncba beépülő aminosavhoz vezet.

Ezeket az RNS-eket (riboszomális és transzfer) az I és III RNS-polimerázok átírják. Az RNS-polimeráz I specifikus a nagyobb riboszómális RNS-ek transzkripciójára, amely 28S, 28S és 5.8S. Az S az üledési koefficiensre utal, azaz a centrifugálási folyamat során az ülepedési sebességre.

A III. RNS-polimeráz felelős a kisebb riboszómális RNS-ek (5S) kódoló gének transzkripciójáért..

Ezenkívül egy kis RNS-t (emlékezzünk rá, hogy többféle RNS, nem csak a legismertebb hírnök, riboszómális és transzfer RNS), mint a kis nukleáris RNS-t, az RNS-polimeráz III átírja..

Transkripciós faktorok

Az RNS polimeráz I, amely kizárólag a riboszómális gének transzkripciójára van fenntartva, számos transzkripciós faktort igényel az aktivitás szempontjából. A riboszómális RNS-t kódoló géneknek a transzkripciós kezdőhelytől körülbelül 150 bázispárnyi lokalizált promoterük van..

A promotert két transzkripciós faktor ismerte fel: UBF és SL1. Ezek kooperatívan kapcsolódnak a promoterhez, és polimeráz I-t toboroznak az iniciációs komplexet képezve.

Ezeket a tényezőket több fehérje alegység alkotja. Hasonlóképpen úgy tűnik, hogy a TBP az eukariótákban lévő három polimeráz közös transzkripciós faktorja.

Az RNS-polimeráz III esetében a TFIIIA, TFIIIB és TFIIIC transzkripciós faktorokat azonosítottuk. Ezek egymás után kapcsolódnak a transzkripciós komplexhez.

RNS polimeráz organellákban

A organelláknak nevezett szubcelluláris rekeszek az eukarióták egyik jellemző tulajdonsága. A mitokondriumok és a kloroplasztok külön RNS-polimerázzal rendelkeznek, amelyek hasonlóak az enzimhez a baktériumokban. Ezek a polimerázok aktívak, és átírják az ezekben az organellákban található DNS-t.

Az endoszimbiotikus elmélet szerint az eukarióták szimbiózisból származnak, ahol az egyik baktérium egy kisebbet lenyel. Ez a releváns evolúciós tény magyarázza a mitokondriumok polimerázai és a baktériumok polimerázja közötti hasonlóságot.

Archaea-ban

A baktériumokhoz hasonlóan, az archaea-ban csak egy típusú polimeráz felelős az egysejtű szervezet összes génjének transzkripciójáért..

Az RNA polimeráz az archaea-ban azonban nagyon hasonló az eukarióták polimeráz szerkezetéhez. TATA-doboz és transzkripciós faktorok, a TBP és a TFIIB mutatják be.

Általánosságban elmondható, hogy az eukariótákban a transzkripció folyamata meglehetősen hasonlít az archaea-ban tapasztaltakhoz..

Különbségek a DNS polimerázzal

A DNS-replikációt egy DNS-polimeráz nevű enzimatikus komplexum szervezi. Bár ez az enzim általában az RNS-polimerázhoz hasonlít - mindkettő katalizálja a nukleotidlánc polimerizációját az 5'-3 'irányban - számos különbség van több szempontból.

A DNS-polimeráznak szüksége van egy rövid nukleotidfragmensre, hogy képes legyen a primer vagy primer nevű molekula replikációjának megindítására. Az RNS polimeráz elindíthatja a szintézist de novo, és nincs szükség az elsőre a tevékenységéhez.

A DNS-polimeráz képes a kromoszóma mentén több helyhez kötődni, míg a polimeráz csak a gének promotereihez kötődik.

A. \ T korrektúrázás az enzimek, a DNS-polimerázéi sokkal jobban ismertek, és képesek a hibás nukleotidok korrigálására, amelyeket véletlenül polimerizáltak.

referenciák

1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., és Hausman, R.E.. A sejt: molekuláris megközelítés (2. kötet). Washington, DC: ASM sajtó.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J. E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekuláris sejtbiológia. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J és mtsai. (2002). A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Tudomány
4. Pierce, B. A. (2009). Genetika: fogalmi megközelítés. Ed. Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Gén kifejezés. UMI Könyvek igény szerint.