RNA-polymerasestruktur, funktioner, i prokaryoter, i eukaryoter og i arkæa

den RNA polymerase er et enzymatisk kompleks, der er ansvarlig for formidling af polymeriseringen af ​​et RNA-molekyle, ud fra en DNA-sekvens, der anvendes som en skabelon. Denne proces er det første trin i genekspression og kaldes transkription. RNA-polymerase binder til DNA i en meget særlig region, kendt som en promotor.

Dette enzym - og transskriptionsprocessen generelt - er mere kompleks i eukaryoter end i prokaryoter. Eukaryoter besidder flere RNA-polymeraser, der specialiserer sig i visse typer gener, i modsætning til prokaryoter, hvor alle gener transkriberes af en enkelt polymerase.

Forøgelsen af ​​kompleksitet inden for eukaryoternes sammenhæng i de elementer, der er relateret til transkription, er formodentlig relateret til et mere sofistikeret system med genregulering, typisk for multicellulære organismer.

I arkæa ligner transkription den proces, der forekommer i eukaryoter, selvom de kun har en polymerase.

Polymeraser virker ikke alene. For at transkriptionsprocessen skal starte korrekt, er tilstedeværelsen af ​​proteinkomplekser kaldet transkriptionsfaktorer nødvendig.

indeks

• 1 struktur
• 2 funktioner
• 3 i prokaryoter
• 4 i eukaryoter
  • 4.1 Hvad er et gen?
  • 4.2 RNA polymerase II
  • 4.3 RNA-polymerase I og III
  • 4.4 RNA-polymerase i organeller
• 5 i arkæa
• 6 Forskelle med DNA-polymerase
• 7 referencer

struktur

De bedst karakteriserede RNA-polymeraser er bakteriernes polymeraser. Dette består af flere polypeptidkæder. Enzymet har adskillige underenheder, katalogiseret som a, β, β og σ. Det har vist sig, at denne sidste underenhed ikke deltager direkte i katalysen, men er involveret i den specifikke binding til DNA.

Faktisk kan polymerasen, hvis vi eliminerer underenheden σ, stadig katalysere den tilhørende reaktion, men det gør det i de forkerte områder.

A-underenheden har en masse på 40.000 Dalton og der er to. Af underenhederne ß og ß er der kun 1, og de har en masse på henholdsvis 155.000 og 160.000 dalton.

Disse tre strukturer er placeret i enzymet, mens σ-underenheden er længere væk og kaldes sigmafaktoren. Det komplette enzym - eller holoenzym - har en samlet vægt tæt på 480.000 Dalton.

Strukturen af ​​RNA-polymerase er meget variabel og afhænger af den studerede gruppe. Men i alle organiske væsener er et komplekst enzym, der består af flere enheder.

funktioner

Funktionen af ​​RNA-polymerase er polymerisationen af ​​nukleotiderne af en RNA-kæde konstrueret fra en DNA-skabelon.

Alle de oplysninger, der er nødvendige for opbygning og udvikling af en organisme, er skrevet i dets DNA. Imidlertid oversætter oplysningerne ikke direkte til proteiner. Det mellemliggende trin til et messenger-RNA-molekyle er nødvendigt.

Denne transformation af sproget fra DNA til RNA medieres af RNA-polymerase, og fænomenet kaldes transkription. Denne proces svarer til DNA-replikation.

I prokaryoter

Prokaryoter er enhedsorganer, uden en defineret kerne. Af alle prokaryoter har den mest studerede organisme været Escherichia coli. Denne bakterie er en normal indbygger i vores mikrobiota og har været den ideelle model for genetikere.

RNA-polymerase blev først isoleret i denne organisme, og de fleste transkriptionsundersøgelser er blevet udført i E. coli. I en enkelt celle af denne bakterie kan vi finde op til 7000 molekyler polymeraser.

I modsætning til eukaryoter, der har tre typer af RNA-polymeraser, behandles alle gener i prokaryoter af en enkelt type polymerase.

I eukaryoter

Hvad er et gen?

Eukaryoter er organismer, som har en kerne afgrænset af en membran og har forskellige organeller. Eukaryote celler karakteriseres af tre typer af nukleare RNA-polymeraser, og hver type er ansvarlig for transkriptionen af ​​bestemte gener.

Et "gen" er ikke et let begreb at definere. Normalt er vi vant til at kalde en DNA-sekvens "gen", der i sidste ende oversætter til et protein. Selv om den foregående sætning er sand, er der også gener, hvis slutprodukt er et RNA (og ikke et protein), eller de er gener involveret i reguleringen af ​​udtryk.

Der er tre typer polymeraser, betegnet som I, II og III. Vi beskriver nedenstående funktioner:

RNA polymerase II

Generne, der koder for proteiner - og involverer et messenger-RNA - transkriberes af RNA-polymerase II. På grund af dets relevans i proteinsyntese har den været den mest studerede polymerase af forskere.

Transkriptionsfaktorer

Disse enzymer kan ikke direkte transkriptionsprocessen alene, de har brug for tilstedeværelsen af ​​proteiner kaldet transkriptionsfaktorer. Vi kan skelne mellem to typer af transkriptionsfaktorer: generelt og yderligere.

Den første gruppe omfatter de proteiner, der er involveret i transkriptionen af alle promotorerne af polymeraser II. Disse udgør den grundlæggende transskriptionsmaskineri.

I systemerne in vitro, Fem generelle faktorer, der er uundværlige for initiering af transkription med RNA-polymerase II, er blevet karakteriseret. Disse promotorer har en konsensussekvens kaldet "TATA box".

Det første trin i transkription involverer bindingen af ​​en faktor, der hedder TFIID til TATA-boksen. Dette protein er et kompleks med flere underenheder - blandt dem en specifik til boksen. Det består også af et dusin peptider kaldet TAF'er (fra engelsk TBP-associerede faktorer).

En tredje faktor er TFIIF. Efter at polymerase II er rekrutteret, er TFIIE- og TFIIH-faktorer nødvendige for starten af ​​transkriptionen.

RNA polymerase I og III

Ribosomale RNA'er er strukturelle elementer af ribosomer. Ud over ribosomal RNA består ribosomer af proteiner og er ansvarlige for at oversætte et molekyle af messenger-RNA til protein.

Transfer RNA'er deltager også i denne translationsproces, hvilket fører til aminosyren, som vil blive inkorporeret i polypeptidkæden i dannelse.

Disse RNA'er (ribosomale og overførsel) transkriberes af RNA-polymeraser I og III. RNA-polymerase I er specifik for transkriptionen af ​​de større ribosomale RNA'er, kendt som 28S, 28S og 5,8S. S refererer til sedimentationskoefficienten, det vil sige sedimentationshastighederne under centrifugeringsprocessen.

RNA-polymerase III er ansvarlig for transkriptionen af ​​generne, som koder for de mindre ribosomale RNA'er (5S).

Derudover transkriberes en række små RNA'er (husk at der er flere typer af RNA, ikke kun det mest kendte messenger-, ribosomale og overførings-RNA) som det lille nukleare RNA, transkriberet af RNA polymerase III.

Transkriptionsfaktorer

RNA-polymerase I, der udelukkende er forbeholdt transkriptionen af ​​ribosomale gener, kræver flere transkriptionsfaktorer for dens aktivitet. Generne, der koder for ribosomalt RNA, har en lokaliseret promotor omkring 150 basepar "opstrøms" af transkriptionsstartstedet.

Promotoren er genkendt af to transkriptionsfaktorer: UBF og SL1. Disse forbinder kooperativt med promotoren og rekrutterer polymerase I, der danner initieringskomplekset.

Disse faktorer dannes af flere proteinunderenheder. Tilsvarende synes TBP at være en delt transkriptionsfaktor for de tre polymeraser i eukaryoter.

For RNA-polymerase III er transkriptionsfaktoren TFIIIA, TFIIIB og TFIIIC blevet identificeret. Disse er sekventielt forbundet med transkriptionskomplekset.

RNA-polymerase i organeller

Subcellulære rum kaldet organeller er et af de kendetegnende karakteristika ved eukaryoter. Mitokondrier og chloroplaster har en separat RNA-polymerase, der ligner dette enzym i bakterier. Disse polymeraser er aktive, og de transkriberer det DNA, der findes i disse organeller.

Ifølge endosymbiotisk teori kommer eukaryoter fra et tilfælde af symbiose, hvor en bakterie slukker en mindre. Denne relevante evolutionsfaktor forklarer ligheden mellem polymeraserne af mitokondrier med polymerasen af ​​bakterier.

I arkæa

Som i bakterier er der i arkea kun en type polymerase, der er ansvarlig for transkriptionen af ​​alle gener af den unicellulære organisme.

Imidlertid svarer RNA-polymerase i arkæa meget til strukturen af ​​polymerase i eukaryoter. De præsenterer en TATA-boks og transkriptionsfaktorer, TBP og TFIIB, specifikt.

Generelt er processen med transkription i eukaryoter meget lig den, der findes i arkæa..

Forskelle med DNA-polymerase

DNA-replikation er orkestreret af et enzymatisk kompleks kaldet DNA-polymerase. Selvom dette enzym normalt sammenlignes med RNA-polymerase - katalyserer begge polymeriseringen af ​​en nukleotidkæde i 5'- til 3'-retningen - der er forskelle i flere aspekter.

DNA-polymerasen har brug for et kort fragment af nukleotider for at kunne initiere replikationen af ​​molekylet, der kaldes primer eller primer. RNA-polymerase kan starte syntesen de novo, og behøver ikke den første til sin aktivitet.

DNA-polymerase er i stand til at binde til adskillige steder langs et kromosom, mens polymerase kun binder til promotorer fra gener.

Hvad angår mekanismerne i korrekturlæsning af enzymerne er DNA-polymerase-kendskabet meget bedre kendt, idet de er i stand til at korrigere de forkerte nukleotider, der er blevet polymeriseret ved en fejltagelse.

referencer

1. Cooper, G. M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Cellen: en molekylær tilgang (Vol. 2). Washington, DC: ASM presse.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J. E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekylcellebiologi. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J et al. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4. udgave. New York: Garland Science
4. Pierce, B. A. (2009). Genetik: En konceptuel tilgang. Ed. Panamericana Medical.
5. Lewin, B. (1975). Genekspression. UMI Bøger om efterspørgsel.