Što je RNA polimeraza? Koja je funkcija RNA polimeraze?

Svatko tko proučava molekularnu biologiju, biokemiju, genetski inženjering, i niz drugih srodnih znanja, prije ili kasnije, postavlja pitanje: Što je funkcija RNA polimeraze? To je prilično složena tema koja je još uvijek potpuno neistražena, ali, ipak, poznato je da će se zapalio u sklopu članka.

Opće informacije

Potrebno je zapamtiti da postoji RNA polimeraza eukariota i prokariota. Prva je dalje podijeljena u tri tipa, od kojih je svaki odgovoran za obavljanje transkripcije zasebne skupine gena. Ovi enzimi su numerirani zbog jednostavnosti kao prve, druge i treće RNA polimeraze. Procariooti, ​​struktura koji je denuclearized, djeluje po pojednostavljenom shemu tijekom transkripcije. Zato, radi jasnoće, pokriti što više informacija, eukarioti će se razmotriti. RNA polimeraze su strukturno slične. Vjeruje se da sadrže ne manje od 10 polipeptidnih lanaca. U ovom slučaju, RNA polimeraza 1 sintetizira (transkriptira) gene, koji će u budućnosti biti prevedeni u različite proteine. Drugi se odnosi na transkripciju gena, koji se naknadno prevode u proteine. RNA polimeraza 3 je predstavljena različitim stabilnim enzimima male molekulske mase koji su umjereno osjetljivi na alfa-amatin. Ali nismo odlučili što je RNA polimeraza! Takozvani enzimi, koji su uključeni u sintezu molekula ribonukleinske kiseline. U užem smislu, to znači DNA-ovisne RNA polimeraze koje djeluju na osnovi matrice deoksiribonukleinske kiseline. Enzimi su od najveće važnosti za dugotrajno i uspješno funkcioniranje živih organizama. RNA polimeraza se može naći u svim stanicama i većini virusa.

Odjel za značajke

Ovisno o sastavu podjedinice, RNA polimeraze su podijeljene u dvije skupine:

1. Prva se bavi transkripcijom malog broja gena u jednostavnim genomima. Da bi djelovali u ovom slučaju, složeni regulatorni utjecaji nisu potrebni. Stoga su uključeni svi enzimi, koji se sastoje od samo jedne podjedinice. Kao primjer može se upotrijebiti RNA polimeraze bakteriofaga i mitohondrija.
2. Ova skupina uključuje sve RNA polimeraze eukariota i bakterija, koje su složene. Oni su zamršeni multi-podjedinjeni proteinski kompleksi koji mogu prepisati tisuće različitih gena. Tijekom funkcioniranja, ti geni reagiraju na veliki broj regulacijskih signala koji dolaze od proteina i nukleotida.

Ova strukturalno-funkcionalna podjela je vrlo uvjetovan i snažan pojednostavljenje stvarnog stanja poslova.

Što učiniti RNA polimeraza I?

Iza njih je fiksna funkcija obrazovanja primarni transkripti rRNA gena, tj. oni su najvažniji. Potonji su uobičajeno poznati kao 45S-RNA. Njihova dužina je oko 13 tisuća nukleotida. 28S-RNA, 18S-RNA i 5,8S-RNA nastaju iz njega. Zbog činjenice da se za njihovo stvaranje upotrebljava samo jedan prijepis, organizam prima "jamstvo" da će se molekule formirati u jednakim količinama. Istodobno se stvara samo 7.000 nukleotida radi stvaranja RNA izravno. Ostatak transkripta degradira se u jezgri. Što se tiče takvog velikog ostatka, vjeruje se da je to potrebno u ranim fazama formiranja ribosoma. Broj tih polimeraza u stanicama viših stvorenja varira oko oznake od 40 tisuća jedinica.

Kako je organizirano?

Dakle, već imamo dobar pogled na prvu RNA polimerazu (strukturu prokariotske molekule). U ovom slučaju, velike podjedinice, kao i doista veliki broj drugih visokih molekularnih polipeptida, jasno se razlikuju funkcionalne i strukturne domene. Tijekom kloniranja gena i određivanje njihove primarne strukture su identificirani od strane znanstvenika evolucijski konzerviranih obroka od lanaca. Korištenje dobar izraz, istraživači su također provedena mutacije analizu koja nam omogućuje da govorimo o funkcionalnom značenju pojedinih domena. U tu svrhu, pomoću mjesno usmjerenom mutagenezom mijenjati pojedinačne polipeptidnih lanaca, i takve promjene kiselina podjedinica amino koristi u sklop enzima uz naknadne analize svojstava, koji su dobiveni u strukturama podataka. Uočeno je da zbog organizaciji prvog RNA polimerazom u prisutnosti a-amatina (vrlo otrovna tvar, koja je dobivena iz blijedo zlatača) ne reagira.

funkcioniranje

I prva i druga RNA polimeraza mogu postojati u dva oblika. Jedan od njih može djelovati kako bi pokrenuo određenu transkripciju. Druga je ovisna o DNA RNA polimeraza. Ovo je omjer se očituje u veličini aktivnosti funkcioniranja. Tema je još uvijek pod istragom, ali već je poznato da ovisi o dva faktora transkripcije, koji su označeni kao SL1 i UBF. Posebnost ovog potonjeg je da se može izravno vezati za promotora, dok SL1 zahtijeva prisutnost UBF-a. Iako je eksperimentalno utvrđeno da DNA-ovisna RNA polimeraza može sudjelovati u transkripciji na minimalnoj razini i bez prisustva potonjeg. Ali za normalno funkcioniranje ovog mehanizma UBF je još uvijek potreban. Zašto? Za sada nije moguće utvrditi razlog za to ponašanje. Jedno od najpopularnijih objašnjenja sugerira da UBF djeluje kao vrsta stimulansa za transkripciju rDNA kada raste i razvija. Kada ostatak faza stigne, održava se minimalna nužna razina funkcioniranja. A za njega, uključivanje faktora transkripcije nije kritično. Tako funkcionira RNA polimeraza. Funkcije ovog enzima omogućuju nam podršku procesu reprodukcije malih "građevinskih blokova" našeg tijela, zahvaljujući kojima se kontinuirano obnavlja već desetljećima.

Druga skupina enzima

Njihovo djelovanje regulirano je skupom multi-bjelančevinog inicijatorskog kompleksa promotora drugog razreda. Najčešće je to izraženo u radu s posebnim proteinima - aktivatorima. Primjer je TBP. To su povezani čimbenici koji čine TFIID. Oni su meta za p53, NF kappa B i tako dalje. Njihov utjecaj u procesu regulacije vrše proteini koji se nazivaju koaktivatori. Kao primjer, možete navesti GCN5. Zašto nam trebaju ti proteini? Oni djeluju kao adapteri koji prilagođavaju interakciju aktivatora i faktora koji ulaze u preinitirajući kompleks. Za pravilnu transkripciju, potrebno je imati potrebne čimbenike inicijatora. Unatoč tome što ih ima šest, samo jedan može izravno komunicirati s promotorom. Za ostale slučajeve potrebno je prethodno oblikovan kompleks druge RNA polimeraze. A tijekom tih procesa, proksimalni elementi su blizu - samo u 50-200 parova od mjesta gdje je počela transkripcija. One sadrže indikaciju vezanja proteinskih aktivatora.

Posebne značajke

Ima li struktura podjedinice enzima različitog podrijetla koja utječe na njihovu funkcionalnu ulogu u transkripciji? Nema točnog odgovora na ovo pitanje, ali vjeruje se da je to najvjerojatnije pozitivno. Kako to ovisi o RNA polimerazi? Funkcije enzima jednostavna struktura je transkripcija ograničenog raspona gena (ili čak njihovih malih dijelova). Kao primjer, može se navesti sinteza RNA klica Okaucas fragmenata. Specifičnost promotora RNA polimeraznih bakterija i faga je da enzimi posjeduju jednostavnu strukturu i ne razlikuju se u različitosti. To se može vidjeti u primjeru procesa DNA replikacija u bakterijama. Iako možemo uzeti u obzir ovo: složenu strukturu kada je studirao genoma T čak i faga, tijekom razvoja, primijećeno je da ponavlja prebacivanje između različitih transkripcija gena skupina, utvrđeno je da je kompleks korišten za ovu RNA polimeraze domaćina. To jest, u takvim slučajevima nije induciran jednostavan enzim. To dovodi do brojnih posljedica:

1. RNA polimeraza eukariota i bakterija bi trebala biti u stanju prepoznati različite promotore.
2. Potrebno je da enzimi imaju određenu reakciju na različite regulatorne proteine.
3. RNA polimeraza bi također trebala biti u stanju promijeniti specifičnost prepoznavanja sekvencije nukleotida template DNA. Da biste to učinili, koriste se razni efekteri proteina.

Stoga je potreba organizma za dodatne elemente "zgrade". Proteini kompleksa transkripcije pomažu da RNA polimeraza potpuno funkcionira. To se ponajprije odnosi na enzime složene strukture, u sposobnosti kojih je provedba opsežnog programa za realizaciju genetske informacije. Zbog različitih zadataka možemo promatrati neobičnu hijerarhiju strukture RNA polimeraza.

Kako se pojavljuje proces transkripcije?

Postoji li gen koji je odgovoran za povezivanje s RNA polimerazom? Za početak, o transkripciji: u eukariotima proces se odvija u jezgri. U prokariotima ona teče unutar samog mikroorganizma. Interakcija polimeraze temelji se na temeljnom strukturnom načelu komplementarnog sparivanja pojedinih molekula. Što se tiče pitanja interakcije, može se reći da DNK djeluje isključivo kao matrica i ne mijenja tijekom transkripcije. Budući da je DNA integralni enzim, sigurno je da je određeni gen odgovoran za ovaj polimer, ali to će biti vrlo dugo. Ne treba zaboraviti da DNA sadrži 3,1 milijarde nukleotidnih ostataka. Stoga će biti prikladnije reći da svaka vrsta RNA ima svoju DNK. Za vrijeme reakcije polimeraze potrebni su izvori energije i ribonukleotid-trifosfatni supstrati. Ako su prisutni, nastaju 3 `, 5`-fosfodiesterne veze između ribonukleozidnih monofosfata. RNA molekula počinje sintetizirati u određenim sekvencijama DNA (promotori). Ovaj proces završava završavanjem odjeljaka (završavanja). Web mjesto, koje je ovdje uključeno, zove se transkripton. U eukariotima obično postoji samo jedan gen, dok prokarioti mogu imati više dijelova koda. Svaki transkript ima neinformativnu zonu. One sadrže specifične nukleotidne sekvence koje su u interakciji s regulatornim transkripcijskim čimbenicima spomenutim ranije.

Bakterijske RNA polimeraze

U tim mikroorganizmima, jedan enzim je odgovoran za sintezu mRNA, rRNA i tRNA. Prosječna molekula polimeraze ima oko 5 podjedinica. Dvije od njih djeluju kao obvezujući elementi enzima. Druga podjedinica je uključena u početak sinteze. Također postoji enzimska komponenta za nespecifično vezanje DNA. A posljednja podjedinica se bavi dovođenjem RNA polimeraze u radni oblik. Valja napomenuti da molekule enzima nisu u "slobodnom" plivanju u citoplazmi bakterije. Kada RNA polimeraze nisu korištene, oni su vezani nespecifičnim područjima DNK i čekaju da se otkrije aktivni promotor. Malo omesti od teme, valja reći da je bakterija je vrlo pogodan za proučavanje proteina i njihov utjecaj na polimeraze ribonukleinske kiseline. Posebno je pogodno za njih eksperimentirati na stimulaciju ili inhibiciju pojedinih elemenata. Zbog njihove visoke brzine reprodukcije željeni rezultat se može dobiti relativno brzo. Nažalost, ljudsko se istraživanje ne može provesti na tako brzom hodu zahvaljujući našoj strukturnoj raznolikosti.

Kako je RNA polimeraza "korijena" u različitim oblicima?

Tako se članak približava logičkom zaključku. Glavna pažnja posvećena je eukariotima. Ali postoje arhea i virusi. Stoga, želim malo paziti na ove oblike života. U životu arheana, postoji samo jedna grupa RNA polimeraza. Ali, vrlo je slična svojstva triju udruga eukariota. Mnogi znanstvenici nagađaju da je ono što možemo promatrati u Arheanima zapravo evolucijski preci specijaliziranih polimeraza. Također je zanimljiva struktura virusa. Kao što je ranije objavljeno, svi takvi mikroorganizmi nemaju polimerazu. A gdje je, to je jedna podjedinica. Vjeruje se da viralni enzimi potječu iz DNA polimeraza, a ne iz kompleksnih RNA konstrukata. Iako zbog raznolikosti ove skupine mikroorganizama dolazi do drugačije realizacije biološkog mehanizma koji se razmatra.

zaključak

Nažalost, čovječanstvo još uvijek nema sve potrebne informacije potrebne za razumijevanje genoma. A to samo može učiniti! Gotovo sve bolesti na osnovi imaju genetsku osnovu - to se primarno odnosi na viruse, koje nam stalno daju probleme, infekcije i tako dalje. Najkompleksnije i neizlječive bolesti - one, zapravo, izravno ili neizravno ovise o ljudskom genomu. Kada naučimo razumjeti sebe i primjenjivati ​​to znanje za dobro, veliki broj problema i bolesti jednostavno će prestati postojati. Već su se mnoge strašne bolesti, poput boginja, kuge, pretvorile u prošlost. Pripremite se ići tamo, zaušnjaka, koji hvataju kašalj. Ali ne biste se trebali opustiti jer imamo mnogo različitih izazova, na koje moramo pronaći odgovor. I naći će ga, jer sve ide na ovo.