RNA POLYMERASE: ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, PROKARYOTES, EUKARYOTES - BIOLOGY - 2025

Ang RNA polymerase ay isang komplikadong enzyme na may pananagutan sa pagpapagitna ng polymerization ng isang molekula ng RNA, mula sa isang pagkakasunud-sunod ng DNA na ginamit bilang isang template. Ang prosesong ito ay ang unang hakbang sa expression ng gene, at tinatawag na transkrip. Ang RNA polymerase ay nagbubuklod sa DNA sa isang napaka partikular na rehiyon, na kilala bilang promoter.

Ang enzyme na ito - at ang proseso ng transkripsyon sa pangkalahatan - ay mas kumplikado sa mga eukaryotes kaysa sa prokaryotes. Ang mga Eukaryotes ay nagtataglay ng maraming mga RNA polymerases na nagpakadalubhasa sa ilang mga uri ng mga genes, kaibahan sa prokaryotes kung saan ang lahat ng mga gen ay na-transcribe ng isang solong klase ng polymerase.

Istraktura ng RNA polymerase sa pagkilos.
Pinagmulan: Ako, Splette

Ang pagtaas ng pagiging kumplikado sa loob ng linya ng eukaryotic sa mga elemento na may kaugnayan sa transkrip ay maaaring nauugnay sa isang mas sopistikadong sistema ng regulasyon ng gene, na tipikal ng maraming mga organismo ng multicellular.

Sa archaea, ang transkripsyon ay katulad ng proseso na nangyayari sa mga eukaryote, kahit na mayroon lamang silang isang polymerase.

Ang mga polymerase ay hindi kumikilos nang nag-iisa. Para sa proseso ng transkrip upang magsimula nang tama, ang pagkakaroon ng mga komplikadong protina na tinatawag na mga salik ng transkripsyon ay kinakailangan.

Istraktura

Ang pinakamahusay na nailalarawan na RNA polymerase ay ang mga polymerase ng bakterya. Binubuo ito ng maraming mga polypeptide chain. Ang enzyme ay may ilang mga subunits, na may katalogo bilang α, β, β ′ at σ. Ipinakita na ang huling subunit na ito ay hindi nakikilahok nang direkta sa catalysis, ngunit kasangkot sa tiyak na pagbubuklod sa DNA.

Sa katunayan, kung aalisin natin ang unit subunit ang polymerase ay maaari pa ring paganahin ang nauugnay na reaksyon nito, ngunit ginagawa ito sa mga maling rehiyon.

Ang α subunit ay may masa na 40,000 dalton at mayroong dalawa. Sa mga subunit ng β at β ′ mayroon lamang 1, at mayroon silang isang masa ng 155,000 at 160,000 dalton, ayon sa pagkakabanggit.

Ang tatlong istrukturang ito ay matatagpuan sa nucleus ng enzyme, habang ang unit subunit ay higit na malayo, at tinawag na factor ng sigma. Ang kumpletong enzyme - o holoenzyme - ay may kabuuang timbang na malapit sa 480,000 dalton.

Ang istraktura ng RNA polymerase ay malawak na variable, at nakasalalay sa pangkat na pinag-aralan. Gayunpaman, sa lahat ng mga organikong nilalang ito ay isang kumplikadong enzyme, na binubuo ng ilang mga yunit.

Mga Tampok

Ang pag-andar ng RNA polymerase ay ang polymerization ng mga nucleotides ng isang RNA chain, na binuo mula sa isang template ng DNA.

Ang lahat ng impormasyong kinakailangan para sa pagtatayo at pag-unlad ng isang organismo ay nakasulat sa DNA nito. Gayunpaman, ang impormasyon ay hindi direktang isinalin sa mga protina. Ang intermediate na hakbang sa isang messenger ng RNA na molekula ay kinakailangan.

Ang pagbabagong ito ng wika mula sa DNA hanggang RNA ay pinagsama ng RNA polymerase at ang kababalaghan ay tinatawag na transkrip. Ang prosesong ito ay katulad ng pagtitiklop ng DNA.

Sa prokaryotes

Ang mga prokaryote ay mga unicellular organismo, nang walang isang tinukoy na nucleus. Sa lahat ng mga prokaryote, ang pinaka-pinag-aralan na organismo ay ang Escherichia coli. Ang bakterya na ito ay isang normal na naninirahan sa aming microbiota at naging perpektong modelo para sa mga geneticist.

Ang RNA polymerase ay unang nakahiwalay sa organismo na ito, at ang karamihan sa mga pag-aaral sa transkripsyon ay isinagawa sa E. coli. Sa isang solong selula ng bakterya na ito maaari tayong makahanap ng hanggang sa 7000 molekulang polymerase.

Hindi tulad ng mga eukaryote na mayroong tatlong uri ng RNA polymerases, sa prokaryotes lahat ng mga gene ay pinoproseso ng isang solong uri ng polymerase.

Sa mga eukaryotes

Ano ang isang gene?

Ang mga eukaryotes ay mga organismo na mayroong isang nucleus na pinapawi ng isang lamad at may iba't ibang mga organelles. Ang mga eukaryotic cells ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong uri ng mga nuclear RNA polymerases, at ang bawat uri ay may pananagutan sa transkripsyon ng mga partikular na gen.

Ang isang "gene" ay hindi madaling termino upang tukuyin. Karaniwan, nasanay kami sa pagtawag ng anumang pagkakasunud-sunod ng DNA na sa wakas isinalin sa isang "gene" na protina. Bagaman totoo ang naunang pahayag, mayroon ding mga gene na ang pangwakas na produkto ay isang RNA (at hindi isang protina), o ang mga ito ay mga gen na kasangkot sa regulasyon ng expression.

Mayroong tatlong uri ng polymerases, na itinalaga bilang I, II at III. Ilalarawan namin ang mga function nito sa ibaba:

RNA polymerase II

Ang mga gen na code para sa mga protina - at nagsasangkot ng isang messenger RNA - ay na-transcribe ng RNA polymerase II. Dahil sa kaugnayan nito sa synthesis ng protina, ito ay ang polymerase na pinaka-pinag-aralan ng mga mananaliksik.

Mga salik sa transkripsyon

Ang mga enzymes na ito ay hindi maaaring magdirekta ng proseso ng transkripsiyon sa kanilang sarili, kailangan nila ang pagkakaroon ng mga protina na tinatawag na mga salik sa transkrip. Dalawang uri ng mga salik sa transkripsyon ay maaaring makilala: pangkalahatan at karagdagan.

Kasama sa unang pangkat ang mga protina na kasangkot sa transkripsyon ng lahat ng mga tagataguyod ng polymerases II. Ito ang bumubuo ng pangunahing makinarya ng transkripsyon.

Sa mga sistema ng vitro, limang pangkalahatang mga kadahilanan na kinakailangan para sa pagsisimula ng transkripsyon ng RNA polymerase II ay nailalarawan. Ang mga promotor na ito ay may pagkakasunud-sunod na pinagsama na tinatawag na "TATA box".

Ang unang hakbang sa transkripsyon ay nagsasangkot sa pagbubuklod ng isang kadahilanan na tinatawag na TFIID sa kahon ng TATA. Ang protina na ito ay isang kumplikado na may maraming mga subunits - kabilang ang isang tiyak na nagbubuklod na kahon. Binubuo din ito ng isang dosenang mga peptides na tinatawag na TAF (mga kadahilanan na nauugnay sa TBP).

Ang pangatlong kadahilanan na kasangkot ay TFIIF. Matapos makuha ang polymerase II, ang mga kadahilanan na TFIIE at TFIIH ay kinakailangan para sa pagsisimula ng transkripsyon.

RNA polymerase I at III

Ang ribosomal RNAs ay mga elemento ng istruktura ng ribosom. Bilang karagdagan sa ribosomal RNA, ang mga ribosom ay binubuo ng mga protina at may pananagutan sa pagsasalin ng isang molekula ng RNA na molekula sa protina.

Ang paglipat ng RNA ay nakikilahok din sa proseso ng pagsasalin na ito, na humahantong sa amino acid na isasama sa bumubuo ng chain ng polypeptide.

Ang mga RNA na ito (ribosomal at paglipat) ay na-transcribe ng RNA polymerases I at III. Ang RNA polymerase I ay tiyak para sa transkripsyon ng pinakamalaking RNA ng ribosomal, na kilala bilang 28S, 28S, at 5.8S. Ang S ay tumutukoy sa koepisyentasyon ng sedimentation, iyon ay, ang mga rate ng sedimentation sa panahon ng proseso ng centrifugation.

Ang RNA polymerase III ay may pananagutan sa transkripsyon ng mga gen na code para sa pinakamaliit na ribosomal RNAs (5S).

Bilang karagdagan, ang isang serye ng mga maliliit na RNA (tandaan na maraming mga uri ng RNA, hindi lamang ang pinakamahusay na kilalang messenger, ribosomal at paglipat ng RNA) tulad ng maliit na nuclear RNA, ay na-transcribe ng RNA polymerase III.

Mga salik sa transkripsyon

Ang RNA polymerase I, na inilaan ng eksklusibo para sa transkripsyon ng mga ribosomal na gen, ay nangangailangan ng maraming mga kadahilanan ng transkripsyon para sa aktibidad nito. Ang mga pag-encode ng ribosomal na RNA ay mayroong isang tagataguyod na matatagpuan tungkol sa 150 mga pares ng base na "paitaas" mula sa site ng pagsisimula ng transkripsyon.

Ang promoter ay kinikilala ng dalawang salik ng transkripsyon: UBF at SL1. Ang mga ito ay magkakasamang nagbubuklod sa promoter at mang-recruit ng polymerase I, na bumubuo ng mga panimulang kumplikado.

Ang mga salik na ito ay binubuo ng maraming mga subunit ng protina. Katulad nito, ang TBP ay lumilitaw na isang ibinahaging salik ng transkripsyon para sa lahat ng tatlong mga polymerases sa eukaryotes.

Para sa RNA polymerase III, natukoy ang transcript factor na TFIIIA, TFIIIB at TFIIIC. Ito ay nagbubuklod nang sunud-sunod sa transcript complex.

RNA polymerase sa mga organelles

Ang isa sa mga nakikilala na katangian ng eukaryotes ay ang mga subcellular compartment na tinatawag na mga organelles. Ang mitochondria at chloroplast ay may isang hiwalay na RNA polymerase na nakapagpapaalaala sa enzyme na ito sa bakterya. Ang mga polymerases ay aktibo, at isinalin nila ang DNA na matatagpuan sa mga organelles na ito.

Ayon sa teoryang endosymbiotic, ang mga eukaryote ay nagmula sa isang kaganapan sa simbiyosis, kung saan ang isang bakterya ay napalubog ng isang mas maliit. Ang may-katuturang ebolusyon na ito ay nagpapaliwanag ng pagkakapareho sa pagitan ng mga polymerases ng mitochondria na may polymerase ng bakterya.

Sa archaea

Tulad ng sa bakterya, sa archaea mayroong isang uri lamang ng polymerase na responsable para sa transkripsyon ng lahat ng mga gen ng unicellular organism.

Gayunpaman, ang RNA polymerase ng archaea ay halos kapareho sa istraktura ng polymerase sa eukaryotes. Nagpakita sila ng isang kahon ng TATA at mga salik ng transkripsyon, TBP at TFIIB, partikular.

Sa pangkalahatang mga termino, ang proseso ng transkripsyon sa mga eukaryotes ay halos kapareho sa natagpuan sa archaea.

Mga pagkakaiba sa DNA polymerase

Ang pagtitiklop ng DNA ay na-orkestasyon ng isang komplikadong enzyme na tinatawag na DNA polymerase. Bagaman ang enzyme na ito ay madalas na ihambing sa RNA polymerase - parehong nagpalaki ng polimerisasyon ng isang chainotide chain sa direksyon na 5 ′ hanggang 3 - - naiiba sila sa ilang mga respeto.

Ang polymerase ng DNA ay nangangailangan ng isang maikling fragment ng nucleotide upang masimulan ang pagtitiklop ng molekula, na tinatawag na isang panimulang aklat o panimulang aklat. Ang RNA polymerase ay maaaring magsimula ng synthesis de novo, at hindi kailangan ang panimulang aklat para sa aktibidad nito.

Ang polymerase ng DNA ay may kakayahang magbubuklod sa iba't ibang mga site kasama ang isang chromosome, samantalang ang polymerase ay nagbubuklod lamang sa mga tagataguyod ng gene.

Tulad ng para sa mga mekanismo ng proofreading ng mga enzymes, ang mga DNA polymerase ay mas kilala, na magagawang iwasto ang maling mga nucleotide na na-polimerize sa pamamagitan ng pagkakamali.

Mga Sanggunian

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Ang cell: isang molekular na diskarte (Tomo 2). Washington, DC: pindutin ng ASM.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008). Biology ng molekular na cell. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekular na Biology ng Cell. Ika-4 na edisyon. New York: Garland Science
4. Pierce, BA (2009). Mga Genetika: Isang diskarte sa konsepto. Panamerican Medical Ed.
5. Lewin, B. (1975). Expression ng Gene. Mga Aklat sa UMI sa Demand.