Struktura RNA polimeraze, u prokariotima, u eukariotima iu arhejama



RNA polimeraza "Enzimatski kompleks" je enzimski kompleks koji je odgovoran za posredovanje u polimerizaciji RNA molekule, počevši od DNA sekvence koja se koristi kao predložak. Ovaj proces je prvi korak ekspresije gena i naziva se transkripcija. RNA polimeraza se veže na DNA u vrlo određenoj regiji, poznatiji kao promotor.

Ovaj enzim - i proces transkripcije općenito - složeniji je u eukariota nego u prokariotima. Eukarioti posjeduju višestruke RNA polimeraze koje su specijalizirane za određene vrste gena, za razliku od prokariota u kojima su svi geni transkribirani od strane jedne klase polimeraze.

Povećanje složenosti unutar loze eukariota u elementima povezanim s transkripcijom vjerojatno je povezano sa sofisticiranijim sustavom regulacije gena, tipičnim za višestanične organizme..

U arhejama je transkripcija slična procesu koji se javlja kod eukariota, iako imaju samo jednu polimerazu.

Polimeraze ne djeluju same. Da bi proces transkripcije započeo pravilno, neophodno je prisustvo proteinskih kompleksa koji se nazivaju faktori transkripcije.

indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcije
  • 3 U prokariotima
  • 4 Kod eukariota
    • 4.1 Što je gen?
    • 4.2 RNA polimeraza II
    • 4.3 RNA polimeraza I i III
    • 4.4 RNA polimeraza u organelama
  • 5 U arhejama
  • 6 Razlike s DNA polimerazom
  • 7 Reference

struktura

Najbolje karakterizirane RNA polimeraze su polimeraze bakterija. To se sastoji od višestrukih polipeptidnih lanaca. Enzim ima nekoliko podjedinica, katalogiziranih kao α, β, β 'i σ. Pokazalo se da ova posljednja podjedinica ne sudjeluje izravno u katalizi, ali je uključena u specifično vezanje na DNA.

U stvari, ako eliminiramo podjedinicu σ, polimeraza može i dalje katalizirati njezinu reakciju, ali to čini u pogrešnim regijama..

Α podjedinica ima masu od 40.000 Daltona i postoje dvije. Od podjedinica β i β 'postoji samo 1, a imaju masu od 155.000 i 160.000 daltona, odnosno.

Ove tri strukture nalaze se u jezgri enzima, dok je podjedinica σ udaljenija i naziva se sigma faktor. Cjelokupni enzim - ili holoenzim - ima ukupnu težinu blizu 480.000 Daltona.

Struktura RNA polimeraze je široko varijabilna i ovisi o ispitanoj skupini. Međutim, u svim organskim bićima je kompleksni enzim, koji se sastoji od nekoliko jedinica.

funkcije

Funkcija RNA polimeraze je polimerizacija nukleotida lanca RNA, konstruiranih iz DNA uzorka.

Sve informacije potrebne za izgradnju i razvoj organizma zapisane su u njegovoj DNK. Međutim, informacije se ne prenose izravno na proteine. Potreban je međukorak do molekula RNA.

Ta transformacija jezika iz DNA u RNA posredovana je RNA polimerazom, a fenomen se naziva transkripcija. Ovaj proces je sličan replikaciji DNA.

U prokariotima

Prokarioti su jednostanični organizmi, bez definirane jezgre. Od svih prokariota, najviše je proučavan organizam bio Escherichia coli. Ova bakterija je normalan stanovnik naše mikrobiote i idealan je model za genetičare.

RNA polimeraza je prvi put izolirana u ovom organizmu, a većina transkripcijskih studija provedena je u E. coli. U jednoj jedinoj stanici ove bakterije možemo pronaći do 7000 molekula polimeraza.

Za razliku od eukariota koji imaju tri tipa RNA polimeraza, u prokariotima se svi geni obrađuju jednom vrstom polimeraze.

Kod eukariota

Što je gen?

Eukarioti su organizmi koji imaju jezgru ograničenu membranom i imaju različite organele. Eukariotske stanice karakteriziraju tri tipa nuklearne RNA polimeraze, a svaka vrsta odgovorna je za transkripciju određenih gena.

"Gen" nije lako definirati. Obično se nazivamo "gen" bilo kojeg slijeda DNA koji se u konačnici prevodi u protein. Iako je prethodna izjava istinita, postoje i geni čiji je konačni proizvod RNA (a ne protein) ili su geni uključeni u regulaciju ekspresije.

Postoje tri tipa polimeraza, nazvanih I, II i III. U nastavku ćemo opisati njegove funkcije:

RNA polimeraza II

Geni koji kodiraju za proteine ​​- a uključuju i RNA za poruke - prepisuju se pomoću RNA polimeraze II. Zbog svoje važnosti u sintezi proteina, istraživači su najviše istraživali polimerazu.

Faktori transkripcije

Ti enzimi ne mogu sami usmjeriti proces transkripcije, već trebaju prisutnost proteina koji se nazivaju faktori transkripcije. Možemo razlikovati dva tipa transkripcijskih faktora: opći i dodatni.

Prva skupina uključuje proteine ​​koji su uključeni u transkripciju sve promotori polimeraza II. One čine osnovni mehanizam transkripcije.

U sustavima in vitro, Određeno je pet općih čimbenika koji su neophodni za iniciranje transkripcije pomoću RNA polimeraze II. Ovi promotori imaju konsenzusnu sekvencu nazvanu "TATA kutija".

Prvi korak transkripcije uključuje vezanje faktora nazvanog TFIID na TATA okvir. Ovaj protein je kompleks s više podjedinica - među njima, specifičan za kutiju. Također se sastoji od desetak peptida nazvanih TAFs (s engleskog Čimbenici povezani s TBP).

Treći uključeni čimbenik je TFIIF. Nakon regrutacije polimeraze II, za početak transkripcije potrebni su faktori TFIIE i TFIIH.

RNA polimeraza I i III

Ribosomske RNA su strukturni elementi ribosoma. Osim ribosomske RNA, ribozomi se sastoje od proteina i odgovorni su za prevođenje molekule RNA u protein.

Prijenosne RNA također sudjeluju u ovom procesu prevođenja, dovodeći do aminokiseline koja će biti ugrađena u polipeptidni lanac u formaciji.

Ove RNA (ribosomske i prijenosne) transkribirane su s RNA polimerazama I i III. RNA polimeraza I je specifična za transkripciju većih ribosomalnih RNA, poznatih kao 28S, 28S i 5.8S. S se odnosi na koeficijent sedimentacije, odnosno brzinu sedimentacije tijekom procesa centrifugiranja.

RNA polimeraza III odgovorna je za transkripciju gena koji kodiraju za manje ribosomske RNA (5S).

Osim toga, niz malih RNA (sjetite se da postoji više tipova RNA, ne samo najpoznatiji glasnik, ribosomska i prijenosna RNA) kao mala nuklearna RNA, transkribira RNA polimeraza III.

Faktori transkripcije

RNA polimeraza I, rezervirana isključivo za transkripciju ribosomskih gena, zahtijeva nekoliko faktora transkripcije za svoju aktivnost. Geni koji kodiraju za ribosomalnu RNA imaju lokalizirani promotor oko 150 parova baza "uzvodno" od mjesta početka transkripcije.

Promotor prepoznaju dva transkripcijska faktora: UBF i SL1. Oni se udružuju zajedno s promotorom i regrutiraju polimerazu I, formirajući inicijacijski kompleks.

Ovi faktori su formirani od više proteinskih podjedinica. Slično, TBP izgleda da je zajednički faktor transkripcije za tri polimeraze u eukariota.

Za RNA polimerazu III identificiran je transkripcijski faktor TFIIIA, TFIIIB i TFIIIC. Oni su sekvencijalno povezani s kompleksom transkripcije.

RNA polimeraza u organelama

Substanični odjeljci zvani organeli su jedna od razlikovnih značajki eukariota. Mitohondrije i kloroplasti imaju zasebnu RNA polimerazu koja nalikuje ovom enzimu u bakterijama. Ove polimeraze su aktivne i transkribiraju DNA pronađenu u tim organelama.

Prema teoriji endosimbiotike, eukarioti dolaze iz događaja simbioze, gdje je jedna bakterija progutala manju. Ova relevantna evolucijska činjenica objašnjava sličnost između polimeraza mitohondrija s polimerazom bakterija.

U arhejama

Kao iu bakterijama, u arhejama postoji samo jedan tip polimeraze odgovoran za transkripciju svih gena jednostaničnog organizma..

Međutim, RNA polimeraza u arhejama vrlo je slična strukturi polimeraze kod eukariota. Oni predstavljaju TATA kutiju i transkripcijske faktore, posebno TBP i TFIIB.

Općenito, proces transkripcije kod eukariota je prilično sličan onome u arhejama..

Razlike s DNA polimerazom

Replikacija DNA orkestrira enzimski kompleks nazvan DNK polimeraza. Iako se ovaj enzim obično uspoređuje s RNA polimerazom - i katalizira polimerizaciju nukleotidnog lanca u smjeru 5 'do 3' - postoje razlike u nekoliko aspekata.

Za DNK polimerazu potreban je kratki fragment nukleotida da bi mogao inicirati replikaciju molekule, nazvanu početnica ili početnica. RNA polimeraza može započeti sintezu de novo, i ne treba prvo za svoju djelatnost.

DNA polimeraza može se vezati na nekoliko mjesta duž kromosoma, dok se polimeraza veže samo na promotore gena.

Što se tiče mehanizama korektura enzima, oni iz DNA polimeraze su mnogo poznatiji, jer mogu ispraviti pogrešne nukleotide koji su greškom polimerizirani pogreškom.

reference

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Stanica: molekularni pristup (Vol. 2). Washington, DC: ASM press.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... i Matsudaira, P. (2008). Biologija molekularnih stanica. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekularna biologija stanice. 4. izdanje. New York: znanost o Garlandu
  4. Pierce, B.A. (2009). Genetika: konceptualni pristup. Ed Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Ekspresija gena. UMI knjige na zahtjev.