RNR POLIMERAZĖ: STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, PROKARIOTAI, EUKARIOTAI - BIOLOGIJA - 2025

RNR polimerazė yra fermentas, kompleksas, kuris yra atsakingas už medijavimui iš RNR molekulės polimerizaciją, iš DNR sekos, kuris naudojamas kaip tam šabloną. Šis procesas yra pirmasis genų ekspresijos žingsnis ir vadinamas transkripcija. RNR polimerazė jungiasi su DNR labai tam tikrame regione, vadinamame promotoriumi.

Šis fermentas - ir apskritai transkripcijos procesas - eukariotuose yra sudėtingesnis nei prokariotuose. Eukariotai turi daug RNR polimerazių, kurios specializuojasi tam tikrų tipų genuose, priešingai nei prokariotai, kai visus genus perrašo viena polimerazės klasė.

RNR polimerazės struktūra veikiant.
Šaltinis: Aš, „Splette“

Manoma, kad padidėjęs eukariotų kilmės sudėtingumas elementuose, susijusiuose su transkripcija, yra susijęs su sudėtingesne genų reguliavimo sistema, būdinga daugialąsčiams organizmams.

Archajoje transkripcija yra panaši į procesą, vykstantį eukariotuose, nepaisant to, kad jie turi tik vieną polimerazę.

Polimerazės neveikia vienos. Norint, kad transkripcijos procesas prasidėtų teisingai, būtini baltymų kompleksai, vadinami transkripcijos veiksniais.

Struktūra

Labiausiai apibūdinamos RNR polimerazės yra bakterijų polimerazės. Jį sudaro kelios polipeptidinės grandinės. Fermentas turi kelis subvienetus, suskirstytus į α, β, β ′ ir σ katalogus. Įrodyta, kad šis paskutinis subvienetas tiesiogiai nedalyvauja katalizėje, bet yra susijęs su specifiniu prisijungimu prie DNR.

Tiesą sakant, jei pašalinsime σ subvienetą, polimerazė vis tiek gali katalizuoti su ja susijusią reakciją, tačiau ji tai daro netinkamuose regionuose.

Α subvienetas turi 40 000 daltonų masę ir yra du. Iš β ir ′ subvienetų yra tik 1, ir jų masė yra atitinkamai 155 000 ir 160 000 daltonų.

Šios trys struktūros yra fermento branduolyje, o σ subvienetas yra toliau ir yra vadinamas sigmos koeficientu. Visas fermento - arba holoenzimo - svoris yra beveik 480 000 daltonų.

RNR polimerazės struktūra yra labai įvairi ir priklauso nuo tiriamos grupės. Tačiau visose organinėse būtybėse tai yra sudėtingas fermentas, sudarytas iš kelių vienetų.

funkcijos

RNR polimerazės funkcija yra RNR grandinės, sudarytos iš DNR šablono, nukleotidų polimerizacija.

Visa organizmo statybai ir vystymuisi reikalinga informacija yra įrašyta jo DNR. Tačiau informacija nėra tiesiogiai paverčiama baltymais. Būtinas tarpinis ŽNN molekulės žingsnis.

Šią kalbos transformaciją iš DNR į RNR tarpininkauja RNR polimerazė, o reiškinys vadinamas transkripcija. Šis procesas yra panašus į DNR replikaciją.

Prokariotuose

Prokariotai yra vienaląsčiai organizmai, neturintys apibrėžto branduolio. Iš visų prokariotų labiausiai ištirtas organizmas buvo Escherichia coli. Ši bakterija yra normalus mūsų mikrobiotos gyventojas ir buvo idealus genetikų pavyzdys.

RNR polimerazė pirmiausia buvo išskirta iš šio organizmo, o dauguma transkripcijos tyrimų buvo atlikti su E. coli. Vienoje šios bakterijos ląstelėje galime rasti iki 7000 polimerazės molekulių.

Skirtingai nuo eukariotų, turinčių trijų rūšių RNR polimerazes, prokariotuose visi genai yra apdorojami vieno tipo polimerazėmis.

Eukariotuose

Kas yra genas?

Eukariotai yra organizmai, kurių branduolį riboja membrana ir turi skirtingus organelius. Eukariotinėms ląstelėms būdingos trijų tipų branduolinės RNR polimerazės, ir kiekviena rūšis yra atsakinga už tam tikrų genų transkripciją.

„Geną“ apibrėžti nėra lengva. Paprastai mes esame įpratę vadinti bet kurią DNR seką, kuri pagaliau virsta baltymo „genu“. Nors ankstesnis teiginys yra tikras, taip pat yra genų, kurių galutinis produktas yra RNR (o ne baltymas), arba jie yra genai, dalyvaujantys ekspresijos reguliavime.

Yra trijų tipų polimerazės, žymimos kaip I, II ir III. Mes aprašysime jo funkcijas žemiau:

RNR polimerazė II

Genus, koduojančius baltymus ir turinčius pasiuntinį RNR, perrašo RNR polimerazė II. Dėl savo svarbos baltymų sintezei ji buvo polimerazė, kurią tyrinėjo tyrėjai.

Transkripcijos veiksniai

Šie fermentai negali patys nukreipti transkripcijos proceso, jiems reikia baltymų, vadinamų transkripcijos veiksniais. Galima atskirti du transkripcijos veiksnių tipus: bendrąjį ir papildomąjį.

Pirmajai grupei priklauso baltymai, kurie dalyvauja visų II polimerazių promotorių transkripcijoje. Tai sudaro pagrindinę transkripcijos mašiną.

In vitro sistemose buvo apibūdinti penki bendrieji veiksniai, kurie yra būtini norint inicijuoti transkripciją RNR polimerazės II būdu. Šie promotoriai turi sutarimo seką, vadinamą „TATA dėžute“.

Pirmasis transkripcijos žingsnis yra faktoriaus, vadinamo TFIID, surišimas į TATA dėžutę. Šis baltymas yra kompleksas, turintis kelis subvienetus - įskaitant specifinę surišimo dėžę. Jį taip pat sudaro keliolika peptidų, vadinamų TAF (su TBP susiję faktoriai).

Trečiasis faktorius yra TFIIF. Įdarbinus II polimerazę, transkripcijai pradėti būtini faktoriai TFIIE ir TFIIH.

RNR polimerazė I ir III

Ribosomų RNR yra struktūriniai ribosomų elementai. Be ribosomų RNR, ribosomos yra sudarytos iš baltymų ir yra atsakingos už pasiuntinės RNR molekulės vertimą į baltymą.

Perdavimo RNR taip pat dalyvauja šiame transliacijos procese, dėl kurio susidaro aminorūgštys, kurios bus įtrauktos į formuojančią polipeptido grandinę.

Šias RNR (ribosomines ir pernešamas) perrašo RNR I ir III polimerazės. RNR polimerazė I yra specifiška didžiausių ribosomų RNR, žinomų kaip 28S, 28S ir 5.8S, transkripcijai. S nurodo sedimentacijos koeficientą, tai yra, sedimentacijos greitis centrifugavimo proceso metu.

RNR polimerazė III yra atsakinga už genų, koduojančių mažiausias ribosomines RNR (5S), transkripciją.

Be to, RNR polimerazė III perrašo daugybę mažų RNR (atminkite, kad yra kelių rūšių RNR, ne tik geriausiai žinomos Messenger, ribosominės ir pernešančios RNR), tokias kaip mažos branduolinės RNR.

Transkripcijos veiksniai

RNR polimerazei I, skirtai išskirtinai ribosomų genų transkripcijai, jos veikimui reikalingi keli transkripcijos veiksniai. Genai, koduojantys ribosominę RNR, turi promotorių, esantį maždaug 150 bazių porų „prieš srovę“ nuo transkripcijos pradžios vietos.

Promotorius atpažįsta du transkripcijos veiksniai: UBF ir SL1. Jie kartu jungiasi prie promotoriaus ir įdarbina polimerazę I, sudarydami iniciacijos kompleksą.

Šie veiksniai yra sudaryti iš kelių baltymų subvienetų. Panašiai atrodo, kad TBP yra visų trijų eukariotų polimerazių transkripcijos faktorius.

RNR polimerazei III nustatyti transkripcijos faktoriai TFIIIA, TFIIIB ir TFIIIC. Jie iš eilės jungiasi prie transkripcijos komplekso.

RNR polimerazė organelėse

Viena iš skiriamųjų eukariotų savybių yra tarpląsteliniai skyriai, vadinami organelėmis. Mitochondrijos ir chloroplastai turi atskirą RNR polimerazę, kuri primena šį fermentą bakterijose. Šios polimerazės yra aktyvios, jos perrašo DNR, rastą šiuose organeliuose.

Pagal endosimbiotikų teoriją, eukariotai yra kilę iš simbiozės įvykio, kai viena bakterija apėmė mažesnę. Šis svarbus evoliucijos faktas paaiškina mitochondrijų polimerazių panašumą su bakterijų polimerazėmis.

Archajoje

Kaip ir bakterijose, archajoje yra tik viena polimerazės rūšis, atsakinga už visų vienaląsčio organizmo genų transkripciją.

Tačiau archajos RNR polimerazė yra labai panaši į polimerazės struktūrą eukariotuose. Jie pateikia TATA langelį ir transkripcijos veiksnius, TBP ir TFIIB.

Apskritai transkripcijos procesas eukariotuose yra gana panašus į vykstantį archajoje.

Skirtumai su DNR polimeraze

DNR replikacija organizuojama fermentų kompleksu, vadinamu DNR polimeraze. Nors šis fermentas dažnai lyginamas su RNR polimeraze - abu katalizuoja nukleotidų grandinės polimerizaciją 5 ′ - 3 ′ kryptimi -, jie skiriasi keliais aspektais.

DNR polimerazei reikia trumpo nukleotido fragmento, kad būtų galima pradėti molekulės, vadinamos pradmeniu arba pradmeniu, replikaciją. RNR polimerazė gali pradėti sintezę de novo, ir jos veiklai nereikia pradmens.

DNR polimerazė yra pajėgi jungtis prie įvairių vietų išilgai chromosomos, tuo tarpu polimerazė jungiasi tik prie genų promotorių.

Kalbant apie fermentų koregavimo mechanizmus, DNR polimerazės mechanizmai yra geriau žinomi, nes jie gali ištaisyti neteisingus nukleotidus, kurie buvo polimerizuoti per klaidą.

Nuorodos

1. Cooperis, GM, Hausmanas, RE, ir Hausmanas, RE (2000). Ląstelė: molekulinis metodas (2 tomas). Vašingtonas, DC: ASM spauda.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… ir Matsudaira, P. (2008). Molekulinių ląstelių biologija. Macmillanas.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J ir kt. (2002). Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: girliandų mokslas
4. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualus požiūris. Panamerican Medical Ed.
5. Lewinas, B. (1975). Genų išraiška. UMI Books on Demand.