RNA polimeraz yapısı, prokaryotlarda, ökaryotlarda ve arkyada fonksiyonlar



RNA polimeraz şablon olarak kullanılan bir DNA dizisinden başlayarak, bir RNA molekülünün polimerleşmesine aracılık etmekten sorumlu olan bir enzimatik kompleksdir. Bu süreç, gen ekspresyonunun ilk adımıdır ve transkripsiyon olarak adlandırılır. RNA polimeraz, promotör olarak bilinen çok özel bir bölgedeki DNA'ya bağlanır.

Bu enzim - ve genel olarak transkripsiyon süreci - ökaryotlarda prokaryotlardan daha karmaşıktır. Ökaryotlar, tüm genlerin tek bir polimeraz sınıfı tarafından kopyalandığı prokaryotların aksine belirli gen türlerinde uzmanlaşmış çoklu RNA polimerazlarına sahiptir..

Transkripsiyon ile ilgili elementlerdeki ökaryotların soyu içerisindeki karmaşıklığın artması, muhtemelen çok hücreli organizmaların tipik olarak daha karmaşık bir gen düzenleme sistemi ile ilişkilidir..

Archaea'da transkripsiyon, ökaryotlarda meydana gelen prosese benzer, ancak sadece bir polimerazı vardır..

Polimerazlar tek başlarına etki etmez. Transkripsiyon işleminin düzgün başlaması için transkripsiyon faktörleri adı verilen protein komplekslerinin bulunması gerekir..

indeks

  • 1 yapı
  • 2 İşlev
  • 3 Prokaryotlarda
  • 4 Ökaryotlarda
    • 4.1 Gen nedir?
    • 4.2 RNA polimeraz II
    • 4.3 RNA polimeraz I ve III
    • Organellerde 4.4 RNA polimeraz
  • 5 Archaea'da
  • DNA polimeraz ile 6 farklılıklar
  • 7 Kaynakça

yapı

En iyi karakterize edilmiş RNA polimerazları, bakterilerin polimerazlarıdır. Bu, çoklu polipeptit zincirlerinden oluşur. Enzimin α, β, β 've σ olarak kataloglanan birkaç alt birimi vardır. Bu son alt birimin doğrudan katalize katılmadığı, ancak DNA'ya spesifik bağlanma ile ilgili olduğu gösterilmiştir..

Aslında, σ alt birimini elimine edersek, polimeraz hala ilişkili reaksiyonunu katalize edebilir, ancak yanlış bölgelerde yapar.

Α alt ünitesinde 40.000 Daltonluk bir kütle var ve iki tane var. Un ve β 'alt-birimlerinden yalnızca 1 var ve sırasıyla 155.000 ve 160.000 dalton kütleye sahipler..

Bu üç yapı, enzimin çekirdeğinde bulunurken, σ alt birimi daha ileridedir ve sigma faktörü olarak adlandırılır. Tam enzim - veya holoenzim - 480.000 Dalton'a yakın toplam ağırlığa sahiptir.

RNA polimerazının yapısı geniş ölçüde değişkendir ve çalışılan gruba bağlıdır. Bununla birlikte, tüm organik varlıklarda birkaç birimden oluşan kompleks bir enzimdir.

fonksiyonlar

RNA polimerazının işlevi, bir DNA şablonundan yapılmış bir RNA zincirinin nükleotitlerinin polimerizasyonudur.

Bir organizmanın yapısı ve gelişimi için gerekli olan tüm bilgiler DNA'sında yazılmıştır. Bununla birlikte, bilgi doğrudan proteinlere çevrilmez. Bir mesajcı RNA molekülüne ara adım gereklidir.

Dilin DNA'dan RNA'ya dönüşmesine RNA polimerazı aracılık eder ve fenomen transkripsiyon olarak adlandırılır. Bu işlem DNA replikasyonuna benzer.

Prokaryotlarda

Prokaryotlar tanımlanmış bir çekirdeği olmayan tek hücreli organizmalardır. Tüm prokaryotların en çok çalışılan organizması olmuştur. Escherichia coli. Bu bakteri mikrobiyomuzun normal bir sakinidir ve genetikçiler için ideal bir model olmuştur..

RNA polimeraz ilk önce bu organizmada izole edildi ve transkripsiyon çalışmalarının çoğu, E. coli. Bu bakterinin tek bir hücresinde 7000 moleküle kadar polimeraz bulabiliriz.

Üç tip RNA polimerazı olan ökaryotların aksine, prokaryotlarda bütün genler tek tip bir polimeraz tarafından işlenir.

Ökaryotlarda

Gen nedir?

Ökaryotlar, bir zar ile sınırlandırılmış bir çekirdeğe ve farklı organellere sahip olan organizmalardır. Ökaryotik hücreler, üç tip nükleer RNA polimerazı ile karakterize edilir ve her tip, belirli genlerin transkripsiyonundan sorumludur..

Bir "gen" tanımlaması kolay bir terim değildir. Genellikle, sonuçta bir proteine ​​dönüşen herhangi bir DNA dizisi "gen" olarak adlandırılırız. Önceki ifade doğru olsa da, nihai ürünü bir RNA olan (bir protein değil) ya da ifadenin düzenlenmesinde rol oynayan genler de vardır..

I, II ve III olarak adlandırılan üç tip polimeraz vardır. İşlevlerini aşağıda açıklayacağız:

RNA polimeraz II

Proteinleri kodlayan ve bir haberci RNA'yı içeren genler, RNA polimeraz II ile kopyalanır. Protein sentezindeki önemi nedeniyle, araştırmacılar tarafından en çok çalışılan polimeraz olmuştur..

Transkripsiyon faktörleri

Bu enzimler, transkripsiyon işlemini kendi başlarına yönetemezler, transkripsiyon faktörleri adı verilen proteinlerin varlığına ihtiyaç duyarlar. İki tip transkripsiyon faktörünü ayırt edebiliriz: genel ve ek.

İlk grup, transkripsiyonunda rol alan proteinleri içerir. tüm Polimeraz promoterleri II. Bunlar temel transkripsiyon makinelerini oluşturur.

Sistemlerde in vitro, RNA polimeraz II ile transkripsiyonun başlatılması için vazgeçilmez beş genel faktör tanımlanmıştır. Bu destekleyicilerin "TATA kutusu" adlı bir fikir birliği dizisi vardır..

Transkripsiyonun ilk adımı, TFIID adlı bir faktörün TATA kutusuna bağlanmasını içerir. Bu protein çoklu alt-birimlerden oluşan bir komplekstir - bunların arasında, kutuya özel bir tane. Aynı zamanda TAF'ler (İngilizce'den) adı verilen bir düzine peptitten oluşur. TBP ile ilişkili faktörler).

İlgili üçüncü bir faktör TFIIF'dir. Polimeraz II alındıktan sonra, transkripsiyonun başlaması için TFIIE ve TFIIH faktörleri gereklidir..

RNA polimeraz I ve III

Ribozomal RNA'lar, ribozomların yapısal elementleridir. Ribozomal RNA'nın yanı sıra, ribozomlar proteinlerden oluşur ve bir mesajcı RNA molekülünün proteine ​​dönüştürülmesinden sorumludur..

Transfer RNA'ları da bu çeviri işlemine katılarak, polipeptit zincirine oluşumunda dahil edilecek amino aside yol açar..

Bu RNA'lar (ribozomal ve transfer), RNA polimeraz I ve III ile kopyalanmaktadır. RNA polimeraz I, 28S, 28S ve 5.8S olarak bilinen daha büyük ribozomal RNA'ların transkripsiyonuna özgüdür. S sedimantasyon katsayısını, yani santrifüjleme prosesi sırasındaki sedimantasyon oranlarını belirtir..

RNA polimeraz III, daha küçük ribozomal RNA'ları (5S) kodlayan genlerin transkripsiyonundan sorumludur..

Ek olarak, küçük nükleer RNA olarak bir dizi küçük RNA (sadece en fazla haberci, ribozomal ve transfer RNA değil, çok sayıda RNA tipi olduğunu unutmayın), RNA polimeraz III ile kopyalanır..

Transkripsiyon faktörleri

Sadece ribozomal genlerin transkripsiyonu için ayrılan RNA polimeraz I, aktivitesi için birkaç transkripsiyon faktörü gerektirir. Ribozomal RNA'yı kodlayan genler, transkripsiyon başlangıç ​​bölgesinin yaklaşık 150 baz çifti "yukarı akış" lokalize bir promotörüne sahiptir.

Destekleyici iki transkripsiyon faktörü ile tanınır: UBF ve SL1. Bunlar işbirliğine bağlı olarak promotöre bağlanır ve başlangıç ​​kompleksi oluşturan polimeraz I'i alır..

Bu faktörler, çoklu protein alt birimleri tarafından oluşturulur. Benzer şekilde, TBP, ökaryotlardaki üç polimeraz için paylaşılan bir transkripsiyon faktörü gibi görünmektedir..

RNA polimeraz III için, transkripsiyon faktörü TFIIIA, TFIIIB ve TFIIIC tanımlanmıştır. Bunlar sırayla transkripsiyon kompleksi ile bağlantılıdır..

Organellerde RNA polimerazı

Organeller denilen hücre içi bölümler, ökaryotların ayırt edici özelliklerinden biridir. Mitokondri ve kloroplastlar bakterilerde bu enzime benzeyen ayrı bir RNA polimerazına sahiptir. Bu polimerazlar aktiftir ve bu organellerde bulunan DNA'yı kopyalarlar..

Endosimbiyotik teoriye göre, ökaryotlar, bir bakterinin daha küçük olanı yuttuğu bir sembiyoz olayından gelir. Bu evrimsel gerçek, mitokondri polimerazları ile bakterilerin polimerazları arasındaki benzerliği açıklar..

Archaea içinde

Bakterilerde olduğu gibi, arkanda da tek hücreli organizmanın tüm genlerinin transkripsiyonundan sorumlu tek tip polimeraz vardır..

Bununla birlikte, arkadaki RNA polimerazı ökaryotlardaki polimerazın yapısına çok benzer. Özellikle bir TATA kutusu ve transkripsiyon faktörleri olan TBP ve TFIIB'yi sunarlar..

Genel olarak, ökaryotlarda transkripsiyon işlemi, arkyada bulunana oldukça benzerdir..

DNA polimeraz ile farklılıklar

DNA replikasyonu, DNA polimeraz adı verilen enzimatik bir kompleks tarafından düzenlenir. Bu enzim genellikle RNA polimerazı ile karşılaştırılsa da - her ikisi de 5 'ila 3' yönünde bir nükleotit zincirinin polimerizasyonunu katalize eder - birkaç açıdan farklılıklar vardır.

DNA polimerazının, primer veya primer adı verilen molekülün replikasyonunu başlatabilmesi için kısa bir nükleotit fragmanına ihtiyacı vardır. RNA polimeraz sentezi başlatabilir de novo, ve faaliyet için birinciye ihtiyaç duymaz.

DNA polimerazı bir kromozom boyunca çeşitli bölgelere bağlanabilirken, polimeraz sadece genlerin promotörlerine bağlanır.

Mekanizmaları ile ilgili olarak düzeltme Enzimler arasında, DNA polimerazı olanlar, yanlışlıkla polimerize edilmiş yanlış nükleotidleri düzeltebildikleri için çok daha iyi bilinmektedir..

referanslar

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Hücre: moleküler bir yaklaşım (Cilt 2). Washington, DC: ASM basını.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, vd. (2002). Hücrenin Moleküler Biyolojisi. 4. baskı. New York: Çelenk Bilimi
  4. Pierce, B.A. (2009). Genetik: Kavramsal bir yaklaşım. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Gen ifadesi. Talep Üzerine UMI Kitapları.