Az RNS-polimeráz egy enzim, amely elengedhetetlen a DNS RNS-sé történő átírásához. Felelős az RNS-molekulák DNS-sablonból történő szintéziséért. Az RNS-polimeráz szerkezete minden élőlényben, a baktériumoktól az emberig, erősen konzervált.
Prokariótákban, például baktériumokban, az RNS-polimeráz több alegységből áll, amelyek együttműködve felismerik a DNS-promóterek, és elindítják a transzkripciót. Az eukariótákban az RNS-polimeráz összetettebb, több formára oszlik, amelyek különböző típusú RNS-eket írnak át, például hírvivő RNS-t, riboszomális RNS-t és transzfer RNS-t.
Az RNS-polimeráz elsődleges DNS-átírási funkciója mellett fontos szerepet játszik a génexpresszió szabályozásában, a belső és külső jelekre adott válaszokban, valamint specifikus gének transzkripciójának aktiválásában vagy deaktiválásában. Röviden, az RNS-polimeráz alapvető enzim az RNS-szintézishez minden élőlényben, kulcsszerepet játszik a génexpresszióban és a sejtek működésében.
Az RNS polimeráz aktivitásának szabályozása: szabályozó mechanizmusok a sejten belül.
Az RNS-polimeráz egy enzim, amely minden élőlényben elengedhetetlen az RNS-szintézishez. Alapvető szerepet játszik a DNS hírvivő RNS-sé történő átírásában, amely viszont fehérjékké alakul. Az RNS-polimeráz aktivitásának szabályozása kulcsfontosságú a génexpresszió és következésképpen a sejtek homeosztázisának szabályozásában.
Az RNS-polimeráz aktivitásának szabályozására számos mechanizmus létezik, mind a prokariótákban, mind az eukariótákban. A prokariótákban a szabályozás elsősorban a szigma-faktoroknak nevezett fehérjéken keresztül történik, amelyek az RNS-polimerázhoz kötődnek, és annak aktivitását specifikus promóterekhez irányítják. Továbbá az aktivátor vagy represszor fehérjék DNS-hez való kötődése modulálhatja az RNS-polimeráz és a promóter kölcsönhatását, ezáltal szabályozva a transzkripció iniciációját.
Az eukariótákban az RNS-polimeráz aktivitásának szabályozása összetettebb, számos járulékos fehérjét és poszttranszlációs módosítást foglal magában. Például az RNS-polimeráz ciklin-függő kináz általi foszforilációja stimulálhatja vagy gátolhatja bizonyos gének transzkripcióját. Továbbá, transzkripciós faktorok, például aktivátorok és represszorok kölcsönhatásba léphetnek az RNS-polimerázzal és szabályozhatják annak aktivitását.
Összefoglalva, az RNS-polimeráz aktivitásának szabályozása kulcsfontosságú folyamat a sejten belüli megfelelő génexpresszióhoz. Ezen szabályozási mechanizmusok megértése alapvető fontosságú az új terápiák fejlesztése és a molekuláris biológia fejlődése szempontjából.
Az eukarióták és a prokarióták mRNS-termelésének különbségei: ismerd meg a főbb különbségeket.
A hírvivő RNS (mRNS) szintézise a génexpresszió alapvető folyamata, amely jelentősen eltér az eukarióták és a prokarióták között. Az egyik fő különbség a következőkhöz kapcsolódik: RNS polimeráz, az az enzim, amely a DNS-ből RNS szintéziséért felelős.
A prokariótákban az RNS-polimeráz egyetlen alegységből áll, míg az eukariótákban több alegységből. Ez a szerkezeti komplexitás teszi lehetővé az eukarióta RNS-polimeráz számára, hogy pontosabban és nagyobb szabályozással felismerje és átírja a DNS specifikus régióit, például a promótereket és az enhanszereket.
Továbbá az eukariótákban a transzkripció szabályozása összetettebb, transzkripciós faktorok, hisztonmódosítások és specializált RNS-polimerázok kölcsönhatását foglalja magában a különböző típusú gének átírásához. A prokariótákban a transzkripció közvetlenebb és kevésbé szabályozott, ami gyorsabb és hatékonyabb mRNS-termelést eredményez.
Az eukarióták és a prokarióták mRNS-termelésében mutatkozó ezen különbségek jelentős következményekkel járnak a génexpresszió szabályozására és a sejtek egészének működésére nézve. Az RNS-polimeráz szerkezetében és működésében mutatkozó különbségek megértése elengedhetetlen ahhoz, hogy megértsük azokat a mechanizmusokat, amelyek a különböző típusú élőlényekben a génexpressziót szabályozzák.
Polimeráz: ismerje meg szerepét a DNS és RNS replikációjában.
A polimeráz egy esszenciális enzim a DNS és az RNS replikációs folyamatában. Feladata új nukleotidláncok szintézise egy meglévő DNS- vagy RNS-molekulából. A polimeráz "molekuláris írógépként" működik, lemásolja a genetikai információt, és biztosítja annak helyes továbbítását a leánysejtekhez.
Az RNS-polimeráz esetében ez az enzim felelős a DNS hírvivő RNS (mRNS) molekulákká történő átírásáért, amelyeket később fehérjékké fordítanak. Az RNS-polimeráz elengedhetetlen a génexpresszióhoz és a sejtek működéséhez alapvető fontosságú fehérjék szintéziséhez.
Az RNS-polimeráz szerkezete prokarióták és eukarióták között változik. Prokariótákban az RNS-polimeráz több alegységből áll, beleértve a szigma alegységet is, amely felismeri a génpromótert és megindítja a transzkripciót. Eukariótákban az RNS-polimeráz összetettebb, több alegységből áll, amelyek a különböző típusú RNS-ek transzkripciójának szabályozásáért felelősek.
Az RNS-polimeráz kulcsszerepet játszik a génexpresszió szabályozásában, mivel ellenőrzi, hogy mely gének íródnak át és mikor. Számos tényező befolyásolhatja, például a sejtes jelek, a szabályozó fehérjék és az epigenetikai módosítások.
Összefoglalva, az RNS-polimeráz alapvető enzim a DNS és az RNS replikációjához, amely kulcsszerepet játszik a hírvivő RNS-molekulák szintézisében és a génexpresszió szabályozásában. Pontos és hatékony működése elengedhetetlen a genom integritásának és a megfelelő sejtműködésnek a fenntartásához.
Az eukarióta szervezetekben található RNS-polimerázok típusai: részletes elemzés.
Az RNS-polimerázok esszenciális enzimek a DNS RNS-sé történő átírásához, ami alapvető folyamat a génexpresszió szempontjából az élőlényekben. Az eukarióta szervezetekben három fő típusú RNS-polimeráz létezik, amelyek mindegyike különböző típusú gének átírásáért felelős.
Az RNS-polimeráz I felelős a riboszomális RNS-t (rRNS) kódoló gének átírásáért. Ez a típusú RNS elengedhetetlen az eukarióta sejtek fehérjeszintéziséhez. Az RNS-polimeráz II felelős a hírvivő RNS-t (mRNS) kódoló gének átírásáért, amely a fehérjeszintézishez szükséges genetikai információt tartalmazza. Végül az RNS-polimeráz III felelős a transzfer RNS-t (tRNS) és más típusú kis RNS-eket kódoló gének átírásáért.
Minden RNS-polimeráz több alegységből áll, amelyek specifikus funkciókat látnak el a transzkripciós folyamat során. Az RNS-polimeráz II például 12 különböző alegységből áll, amelyek együttműködve pontosan és hatékonyan szintetizálják a hírvivő RNS-t.
Továbbá az eukarióta szervezetekben az RNS-polimerázokat számos transzkripciós faktor szabályozza, amelyek a génexpressziót belső és külső ingerekre adott válaszként szabályozzák. Ezek a transzkripciós faktorok biztosítják, hogy a gének a megfelelő időben és a megfelelő mennyiségben írjanak át, biztosítva a sejtek homeosztázisát.
Összefoglalva, az RNS-polimerázok alapvető szerepet játszanak a DNS RNS-sé történő átírásában az eukarióta szervezetekben, biztosítva a gének helyes expresszióját és a sejtek túléléséhez elengedhetetlen fehérjék szintézisét.
RNS polimeráz: szerkezet, funkciók, prokarióták, eukarióták
A RNS polimeráz egy enzimkomplex, amely felelős egy RNS-molekula polimerizációjának közvetítéséért egy DNS-szekvenciából, templátként használva azt. Ez a folyamat a génexpresszió első lépése, és transzkripciónak nevezik. Az RNS-polimeráz egy nagyon specifikus régióban, a promóterben kötődik a DNS-hez.
Ez az enzim – és általában a transzkripciós folyamat – összetettebb az eukariótákban, mint a prokariótákban. Az eukarióták több RNS-polimerázzal rendelkeznek, amelyek specifikus géntípusokra specializálódtak, ellentétben a prokariótákkal, ahol minden gént egyetlen polimeráz osztály ír át.
Forrás: I, Splette [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Az eukarióta leszármazási vonalon belüli megnövekedett komplexitás a transzkripcióval kapcsolatos elemekben valószínűleg a többsejtű szervezetekre jellemző kifinomultabb génszabályozó rendszerrel függ össze.
Az archeákban a transzkripció hasonló az eukariótákban zajló folyamathoz, bár csak egy polimerázzal rendelkeznek.
A polimerázok nem önmagukban működnek. Ahhoz, hogy a transzkripciós folyamat megfelelően meginduljon, transzkripciós faktoroknak nevezett fehérjekomplexek jelenléte szükséges.
szerkezet
A legjobban jellemzett RNS-polimerázok a bakteriális polimerázok. Több polipeptidláncból állnak. Az enzim több alegységgel rendelkezik, amelyeket α, β, β′ és σ alegységként katalogizálnak. Az utolsó alegységről kimutatták, hogy nem vesz részt közvetlenül a katalízisben, de specifikus DNS-kötésben játszik szerepet.
Valójában, ha elhagyjuk a σ alegységet, a polimeráz továbbra is katalizálhatja a hozzá kapcsolódó reakciót, de a rossz régiókban.
Az α alegység tömege 40.000 1 Dalton, és kettő van belőlük. A β és β′ alegységekből csak egy van, ezek tömege rendre 155.000 160.000, illetve XNUMX XNUMX Dalton.
Ez a három szerkezet az enzim magjában található, míg a σ alegység távolabb található, és szigma faktornak nevezik. A teljes enzim – vagy holoenzim – teljes tömege körülbelül 480.000 XNUMX dalton.
Az RNS-polimeráz szerkezete széles skálán mozog, és a vizsgált csoporttól függ. Azonban minden élőlényben egy összetett enzim, amely több egységből áll.
Szerepek
Az RNS-polimeráz funkciója egy DNS-sablonból felépülő RNS-lánc nukleotidjainak polimerizálása.
Egy élőlény felépítéséhez és fejlődéséhez szükséges összes információ a DNS-ében van írva. Ez az információ azonban nem fordítódik le közvetlenül fehérjékké. Egy köztes lépésre van szükség az információ átviteléhez egy hírvivő RNS-molekulába.
A DNS-nyelv RNS-sé alakítását RNS-polimeráz közvetíti, és a jelenséget transzkripciónak nevezik. Ez a folyamat hasonló a DNS-replikációhoz.
Prokariótákban
A prokarióták egysejtű élőlények, amelyeknek nincs meghatározott sejtmagjuk. Az összes prokarióta közül a legtöbbet tanulmányozott élőlény a Escherichia coli Ez a baktérium a mikrobiotánk normális lakója, és ideális modellként szolgált a genetikusok számára.
Az RNS-polimerázt először ebben az organizmusban izolálták, és a legtöbb transzkripciós vizsgálatot is ebben az organizmusban végezték. E. coli. Ennek a baktériumnak egyetlen sejtjében akár 7000 polimeráz molekulát is találhatunk.
Az eukariótáktól eltérően, amelyek háromféle RNS-polimerázzal rendelkeznek, a prokariótákban minden gént egyetlen típusú polimeráz dolgoz fel.
Az eukariótákban
Mi az a gén?
Az eukarióták olyan élőlények, amelyek membránhoz kötött sejtmaggal és különféle organellumokkal rendelkeznek. Az eukarióta sejteket háromféle nukleáris RNS-polimeráz jellemzi, amelyek mindegyike specifikus gének transzkripciójáért felelős.
A „gén” kifejezés meghatározása nem könnyű. Általában minden olyan DNS-szekvenciát, amely végül fehérjévé alakul, „génnek” nevezünk. Bár a fenti állítás igaz, vannak olyan gének is, amelyek végterméke egy RNS (és nem egy fehérje), vagy olyan gének, amelyek részt vesznek az expresszió szabályozásában.
Háromféle polimeráz létezik: I, II és III. Az alábbiakban a funkcióikat ismertetjük:
RNS polimeráz II
A fehérjét kódoló géneket – amelyek hírvivő RNS-t is tartalmaznak – az RNS-polimeráz II írja át. A fehérjeszintézisben betöltött fontos szerepe miatt a kutatók ezt a polimerázt tanulmányozták a legtöbbet.
Transzkripciós faktorok
Ezek az enzimek nem tudják önmagukban irányítani a transzkripciós folyamatot; transzkripciós faktoroknak nevezett fehérjék jelenlétét igénylik. Kétféle transzkripciós faktort különböztethetünk meg: általános és járulékos.
Az első csoportba azok a fehérjék tartoznak, amelyek részt vesznek az átírásban. mind a polimeráz II promóterek. Ezek alkotják a transzkripció alapvető mechanizmusát.
Rendszerekben in vitro jellemezték öt általános tényező, amelyek elengedhetetlenek az RNS polimeráz II általi transzkripció megindításához. Ezeknek a promótereknek a konszenzus szekvenciája van, amelyet "TATA doboznak" neveznek.
A transzkripció első lépése egy TFIID nevű faktor kötődése a TATA-dobozhoz. Ez a fehérje egy több alegységből álló komplex – köztük egy, amely specifikusan a dobozhoz kötődik. Emellett egy tucatnyi TAF-nak nevezett peptidből is áll ( a PTB-vel kapcsolatos tényezők ).
Egy harmadik szerepet játszó faktor a TFIIF. A polimeráz II toborzása után a TFIIE és TFIIH faktorok szükségesek a transzkripció iniciációjához.
RNS polimeráz I és III
A riboszomális RNS-ek a riboszómák szerkezeti elemei. A riboszomális RNS-en kívül a riboszómák fehérjékből épülnek fel, és felelősek a hírvivő RNS-molekula fehérjévé történő transzlációjáért.
A transzfer RNS-ek is részt vesznek ebben a transzlációs folyamatban, ami a polipeptidláncba beépülő aminosavhoz vezet.
Ezeket az RNS-eket (riboszómális és transzfer) az RNS-polimeráz I és III írja át. Az RNS-polimeráz I a legnagyobb riboszomális RNS-ek, a 28S, 28S és 5.8S transzkripciójára specifikus. Az S az ülepedési együtthatót, azaz a centrifugálási folyamat során mért ülepedési sebességet jelöli.
Az RNS-polimeráz III felelős a kis riboszomális RNS-eket (5S) kódoló gének transzkripciójáért.
Ezenkívül számos kis RNS-t (ne feledjük, hogy az RNS-nek többféle típusa létezik, nem csak a jobban ismert messenger, riboszomális és transzfer RNS-ek), például kis nukleáris RNS-eket ír át az RNS-polimeráz III.
Transzkripciós faktorok
Az RNS-polimeráz I, amely kizárólag a riboszomális gének transzkripciójára van fenntartva, számos transzkripciós faktorra van szüksége az aktivitásához. A riboszomális RNS-t kódoló gének promótere körülbelül 150 bázispárral a transzkripciós starthely előtt található.
A promótert két transzkripciós faktor ismeri fel: az UBF és az SL1. Ezek együttműködve kötődnek a promóterhez és toborozzák a polimeráz I-et, létrehozva az iniciációs komplexet.
Ezek a faktorok több fehérje alegységből állnak. Hasonlóképpen úgy tűnik, hogy a TBP mindhárom polimeráz közös transzkripciós faktora az eukariótákban.
Az RNS-polimeráz III esetében azonosították a TFIIIA, TFIIIB és TFIIIC transzkripciós faktorokat. Ezek egymás után kötődnek a transzkripciós komplexhez.
RNS polimeráz az organellumokban
Az eukarióták egyik megkülönböztető jegye a sejtszervecskéknek nevezett szubcelluláris rekeszek. A mitokondriumok és a kloroplasztiszok a baktériumokban már említett RNS-polimeráz enzimre emlékeztetnek. Ezek a polimerázok aktívak, és átírják az ezekben az organellumokban található DNS-t.
Az endoszimbiotikus elmélet szerint az eukarióták egy szimbiotikus eseményből származnak, amelyben egy baktérium beburkol egy kisebbet. Ez a releváns evolúciós tény magyarázza a mitokondriális polimerázok és a bakteriális polimerázok közötti hasonlóságot.
Az archeákban
A baktériumokhoz hasonlóan az archaeákban is csak egyetlen típusú polimeráz felelős az egysejtű élőlény összes génjének átírásáért.
Az archaeális RNS-polimeráz azonban szerkezetében nagyon hasonló az eukarióta RNS-polimerázokhoz. Jellemzőjük egy TATA-doboz és transzkripciós faktorok, konkrétan a TBP és a TFIIB.
Általánosságban elmondható, hogy az eukariótákban a transzkripciós folyamat meglehetősen hasonló az archeákban találhatóhoz.
Különbségek a DNS-polimerázzal
A DNS-replikációt egy DNS-polimeráznak nevezett enzimkomplex irányítja. Bár ezt az enzimet gyakran hasonlítják az RNS-polimerázhoz – mindkettő a nukleotidlánc 5'-3' irányú polimerizációját katalizálja –, több szempontból is különbözik.
A DNS-polimeráznak egy kis nukleotidfragmentumra van szüksége a molekula replikációjának megkezdéséhez, amelyet primernek neveznek. Az RNS-polimeráz elkezdheti a replikációt új szintézise és az elsőre nincs szükséged a tevékenységedhez.
A DNS-polimeráz képes több helyre kötődni a kromoszómán, míg a polimeráz csak a génpromóterekhez kötődik.
Ami a mechanizmusokat illeti felülvizsgálat Az enzimek közül a DNS-polimeráz enzimei sokkal jobban ismertek, és képesek kijavítani a véletlenül polimerizált hibás nukleotidokat.
Hivatkozások
- Cooper, GM, Hausman, RE és Hausman, RE (2000).A sejt: molekuláris megközelítés (2. kötet). Washington, DC: ASM Press.
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., … és Matsudaira, P. (2008).Molekuláris sejtbiológia Macmillan
- Alberts B, Johnson A, Lewis J és munkatársai (2002) A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Science
- Pierce, B.A. (2009).Genetika: Fogalmi megközelítés Pan-amerikai Orvosi Kiad.
- Lewin, B. (1975).génexpresszió . UMI Könyvek igény szerint.