RNS polimerāzes struktūra, funkcijas, prokariotos, eukariotos un arhīvā

The RNS polimerāze ir fermentatīvs komplekss, kas ir atbildīgs par RNS molekulas polimerizācijas starpniecību, sākot no DNS sekvences, ko izmanto kā veidni. Šis process ir pirmais gēnu ekspresijas solis, un to sauc par transkripciju. RNS polimerāze saistās ar DNS ļoti konkrētā reģionā, kas pazīstams kā promotors.

Šis enzīms - un transkripcijas process kopumā - ir sarežģītāks eukariotu nekā prokariotu gadījumā. Eukariotēm ir vairākas RNS polimerāzes, kas specializējas dažu veidu gēnos, atšķirībā no prokariotēm, kur visus gēnus pārraksta viena polimerāzes klase..

Iespējams, ka sarežģītības palielināšanās eukariotu līnijā elementos, kas saistīti ar transkripciju, ir saistīta ar sarežģītāku gēnu regulēšanas sistēmu, kas raksturīga daudzšūnu organismiem..

Arhāzē transkripcija ir līdzīga procesam, kas notiek eukariotos, lai gan tiem ir tikai viena polimerāze.

Polimerāzes nedarbojas atsevišķi. Lai transkripcijas process sāktos pareizi, ir nepieciešams proteīnu kompleksu, ko sauc par transkripcijas faktoriem, klātbūtne.

Indekss

• 1 Struktūra
• 2 Funkcijas
• 3 Prokariātos
• 4 Eukariotos
  • 4.1. Kas ir gēns?
  • 4.2. RNS polimerāze II
  • 4.3. RNS polimerāze I un III
  • 4.4 RNS polimerāze organellos
• 5 Arhāzē
• 6 Atšķirības ar DNS polimerāzi
• 7 Atsauces

Struktūra

Vislabāk raksturotās RNS polimerāzes ir baktēriju polimerāzes. Tas sastāv no vairākām polipeptīdu ķēdēm. Enzīmam ir vairākas apakšvienības, kas katalogētas kā α, β, β 'un σ. Ir pierādīts, ka šī pēdējā apakšvienība tieši nepiedalās katalīzē, bet ir iesaistīta specifiskajā saistīšanā ar DNS.

Faktiski, ja mēs likvidējam apakšvienību σ, polimerāze joprojām var katalizēt saistīto reakciju, bet tā notiek nepareizos reģionos..

Α apakšvienībai ir 40 000 daltonu masa un ir divi. No β un β apakšvienībām ir tikai 1, un to masa ir attiecīgi 155 000 un 160 000 daltonu..

Šīs trīs struktūras atrodas fermenta kodolā, bet σ apakšvienība ir tālāk, un to sauc par sigma faktoru. Pilnīgajam fermentam - vai holoenzīma - kopējais svars ir tuvu 480 000 daltonu.

RNS polimerāzes struktūra ir plaši mainīga, un tā ir atkarīga no pētītās grupas. Tomēr visās bioloģiskajās būtnēs ir komplekss enzīms, kas sastāv no vairākām vienībām.

Funkcijas

RNS polimerāzes funkcija ir RNS ķēdes nukleotīdu polimerizācija, kas veidota no DNS veidnes.

Visu informāciju, kas nepieciešama organisma izveidei un attīstībai, raksta tās DNS. Tomēr informācija nav tieši pārvērsta proteīniem. Nepieciešams starpposma solis uz RNS molekulu.

Šo valodas transformāciju no DNS uz RNS mediē RNS polimerāze, un šo parādību sauc par transkripciju. Šis process ir līdzīgs DNS replikācijai.

Prokariotos

Prokarioti ir vienšūnas organismi bez noteikta kodola. No visiem prokariotiem visvairāk pētīts organisms Escherichia coli. Šī baktērija ir normāls mūsu mikrobiota iedzīvotājs un ir ideāls modelis ģenētikiem.

Šajā organismā vispirms tika izolēta RNS polimerāze, un lielākā daļa transkripcijas pētījumu tika veikti E. coli. Vienā šīs baktērijas šūnā var atrast līdz 7000 polimerāžu molekulu.

Atšķirībā no eukariotiem, kuriem ir trīs veidu RNS polimerāzes, prokariātos visi gēni tiek apstrādāti ar viena veida polimerāzi..

Eukariotos

Kas ir gēns?

Eukarioti ir organismi, kam ir kodols, ko norobežo membrāna, un tiem ir dažādi organeli. Eukariotiskās šūnas raksturo trīs veidu kodolu RNS polimerāzes, un katrs tips ir atbildīgs par konkrētu gēnu transkripciju..

"Gēns" nav viegli definējams termins. Parasti mēs izmantojam, lai izsauktu jebkuru DNS sekvenci "gēns", kas galu galā pārvēršas proteīnā. Lai gan iepriekšējais apgalvojums ir patiesi, ir arī gēni, kuru galaprodukts ir RNS (nevis proteīns), vai arī tie ir gēni, kas iesaistīti izteiksmes regulēšanā..

Pastāv trīs veidu polimerāzes, kuras nosauktas kā I, II un III. Turpmāk aprakstīsim tās funkcijas:

RNS polimerāze II

Gēnus, kas kodē proteīnus - un ietver ziņotāja RNS, pārraksta RNS polimerāze II. Pateicoties tā nozīmīgumam olbaltumvielu sintēzes jomā, pētnieki to ir pētījuši visvairāk.

Transkripcijas faktori

Šie fermenti paši nevar virzīt transkripcijas procesu, viņiem ir vajadzīgi proteīni, ko sauc par transkripcijas faktoriem. Mēs varam atšķirt divu veidu transkripcijas faktorus: vispārīgus un papildu.

Pirmajā grupā ietilpst olbaltumvielas, kas ir iesaistītas ikvienam polimerāzes II promotori. Tie ir transkripcijas pamatmehānismi.

Sistēmās in vitro, Ir raksturoti pieci vispārēji faktori, kas ir nepieciešami transkripcijas uzsākšanai ar RNS polimerāzes II palīdzību. Šiem promotoriem ir konsensa secība, ko sauc par "TATA box".

Pirmais transkripcijas solis ir saistīts ar faktoru, ko sauc par TFIID, saistīt ar TATA lodziņu. Šis proteīns ir komplekss ar vairākām apakšvienībām - starp tām ir īpašs. Tas sastāv arī no divpadsmit peptīdiem, ko sauc par TAF (no angļu valodas Ar TBP saistītie faktori).

Trešais faktors ir TFIIF. Pēc tam, kad tiek pieņemts darbā II polimerāze, transkripcijas sākšanai ir nepieciešami TFIIE un TFIIH faktori.

RNS polimerāze I un III

Ribosomu RNS ir ribosomu strukturālie elementi. Papildus ribosomu RNS, ribosomas veido proteīni un ir atbildīgas par RNS RNS molekulas pārvēršanu par proteīnu.

Pārneses RNS piedalās arī šajā tulkošanas procesā, kas noved pie aminoskābes, kas veidojas polipeptīdu ķēdē.

Šīs RNS (ribosomu un pārneses) pārraksta RNS polimerāzes I un III. RNS polimerāze I ir specifiska lielāko ribosomu RNS transkripcijai, kas pazīstama kā 28S, 28S un 5.8S. S attiecas uz sedimentācijas koeficientu, tas ir, sedimentācijas ātrumu centrifugēšanas procesā.

RNS polimerāze III ir atbildīga par gēnu transkripciju, kas kodē mazākos ribosomālos RNS (5S).

Turklāt mazo RNS sērija (atcerieties, ka ir vairāki RNS veidi, ne tikai pazīstamākais ziņotājs, ribosomu un pārneses RNS) kā maza kodola RNS, tiek pārrakstīti ar RNS polimerāzi III..

Transkripcijas faktori

RNS polimerāze I, kas rezervēta tikai ribosomu gēnu transkripcijai, savā darbībā prasa vairākus transkripcijas faktorus. Gēniem, kas kodē ribosomālo RNS, ir lokalizēts promotors aptuveni 150 bāzes pāru "augšup" no transkripcijas sākuma vietas..

Promotors tiek atpazīts ar diviem transkripcijas faktoriem: UBF un SL1. Tie apvienojas sadarbībā ar promotoru un piesaista polimerāzi I, veidojot ierosināšanas kompleksu.

Šos faktorus veido vairāki proteīna subvienības. Līdzīgi, TBP, šķiet, ir kopīgs transkripcijas faktors trim polimerāzēm eukariotos.

RNS polimerāzes III gadījumā tika identificēts transkripcijas faktors TFIIIA, TFIIIB un TFIIIC. Tie ir secīgi saistīti ar transkripcijas kompleksu.

RNS polimerāze organellos

Subcellular nodalījumi, ko sauc par organellām, ir viena no eukariotu atšķirīgajām īpašībām. Mitohondrijiem un hloroplastiem ir atsevišķa RNS polimerāze, kas līdzinās šim fermentam baktērijās. Šīs polimerāzes ir aktīvas, un tās pārraksta šajos organellos atrodamo DNS.

Saskaņā ar endosimbiotikas teoriju eukarioti nāk no simbiozes gadījuma, kad viena baktērija norijusi mazāku. Šis atbilstošais evolūcijas fakts izskaidro līdzību starp mitohondriju polimerāzi ar baktēriju polimerāzi.

Arhīvā

Tāpat kā baktērijās, arhīvā ir tikai viens polimerāzes veids, kas atbild par visu vienšūnu organisma gēnu transkripciju..

Tomēr RNS polimerāze arhīvā ir ļoti līdzīga polimerāzes struktūrai eukariotos. Tajos ir TATA kaste un transkripcijas faktori, TBP un ​​TFIIB.

Kopumā transkripcijas process eukariotos ir diezgan līdzīgs arhīvā konstatētajam..

Atšķirības ar DNS polimerāzi

DNS replikāciju organizē enzīmu komplekss, ko sauc par DNS polimerāzi. Lai gan šo fermentu parasti salīdzina ar RNS polimerāzi - abi katalizē nukleotīdu ķēdes polimerizāciju 5 'līdz 3' virzienā - pastāv atšķirības vairākos aspektos..

DNS polimerāzei ir vajadzīgs īss nukleotīdu fragments, lai varētu uzsākt molekulas replikāciju, ko sauc par primer vai primer. RNS polimerāze var sākt sintēzi de novo, un tam nav nepieciešama pirmā darbība.

DNS polimerāze spēj saistīties ar vairākām vietām gar hromosomu, bet polimerāze tikai saistās ar gēnu promotoriem.

Attiecībā uz. \ T korektūra ir daudz labāk zināmi, jo tie spēj labot nepareizos nukleotīdus, kas ir kļūdaini polimerizēti.

Atsauces

1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Šūna: molekulārā pieeja (2. sējums). Vašingtona: ASM prese.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulārā šūnu bioloģija. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Šūnas molekulārā bioloģija. 4. izdevums. Ņujorka: Garland Zinātne
4. Pierce, B. A. (2009). Ģenētika: konceptuāla pieeja. Ed. Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Gēnu izteiksme. UMI grāmatas pēc pieprasījuma.