RNR polimerazė yra fermentas, būtinas DNR transkripcijai į RNR. Ji atsakinga už RNR molekulių sintezę iš DNR šablono. RNR polimerazės struktūra yra labai konservatyvi visuose organizmuose – nuo bakterijų iki žmonių.
Prokariotuose, tokiuose kaip bakterijos, RNR polimerazė sudaryta iš kelių subvienetų, kurie kartu atpažįsta DNR promotorius ir inicijuoja transkripciją. Eukariotuose RNR polimerazė yra sudėtingesnė ir suskirstyta į kelias formas, kurios transkribuoja skirtingų tipų RNR, tokias kaip informacinė RNR, ribosominė RNR ir pernašos RNR.
Be pagrindinės DNR transkripcijos funkcijos, RNR polimerazė taip pat atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant genų raišką, reaguojant į vidinius ir išorinius signalus bei aktyvuojant arba deaktyvuojant specifinių genų transkripciją. Trumpai tariant, RNR polimerazė yra pagrindinis RNR sintezės fermentas visuose organizmuose, atliekantis lemiamą vaidmenį genų raiškoje ir ląstelių funkcijose.
RNR polimerazės aktyvumo kontrolė: reguliavimo mechanizmai ląstelės viduje.
RNR polimerazė yra fermentas, būtinas RNR sintezei visuose organizmuose. Ji atlieka esminį vaidmenį DNR transkripcijoje į informacinę RNR, kuri savo ruožtu yra transliuojama į baltymus. RNR polimerazės aktyvumo reguliavimas yra labai svarbus genų raiškai kontroliuoti ir, atitinkamai, ląstelių homeostazei.
Yra keletas RNR polimerazės aktyvumo reguliavimo mechanizmų, tiek prokariotuose, tiek eukariotuose. Prokariotuose reguliavimas vyksta daugiausia per baltymus, vadinamus sigma faktoriais, kurie jungiasi prie RNR polimerazės ir nukreipia jos aktyvumą į specifinius promotorius. Be to, aktyvatorių arba represorių baltymų prisijungimas prie DNR gali moduliuoti RNR polimerazės sąveiką su promotoriumi, taip kontroliuodami transkripcijos inicijavimą.
Eukariotuose RNR polimerazės aktyvumo reguliavimas yra sudėtingesnis, apimantis įvairius pagalbinius baltymus ir potransliacines modifikacijas. Pavyzdžiui, RNR polimerazės fosforilinimas ciklino priklausomos kinazės pagalba gali stimuliuoti arba slopinti tam tikrų genų transkripciją. Be to, transkripcijos faktoriai, tokie kaip aktyvatoriai ir represoriai, gali sąveikauti su RNR polimeraze ir reguliuoti jos aktyvumą.
Apibendrinant galima teigti, kad RNR polimerazės aktyvumo reguliavimas yra labai svarbus procesas tinkamai genų raiškai ląstelėje. Šių reguliavimo mechanizmų supratimas yra esminis dalykas kuriant naujas terapijas ir molekulinės biologijos pažangą.
Eukariotų ir prokariotų mRNR gamybos skirtumai: supraskite pagrindinius skirtumus.
Žiniasklaidos RNR (mRNR) sintezė yra esminis genų ekspresijos procesas, kuris labai skiriasi tarp eukariotų ir prokariotų. Vienas iš pagrindinių skirtumų yra susijęs su RNR polimeraze – fermentu, atsakingu už RNR sintezę iš DNR.
Prokariotuose RNR polimerazė sudaryta iš vieno subvieneto, o eukariotuose – iš kelių subvienetų. Šis struktūrinis sudėtingumas suteikia eukariotinei RNR polimerazei galimybę tiksliau ir labiau reguliuojant atpažinti ir transkribuoti specifinius DNR regionus, tokius kaip promotoriai ir enhanseriai.
Be to, transkripcijos reguliavimas eukariotuose yra sudėtingesnis, apimantis transkripcijos faktorių, histonų modifikacijų ir specializuotų RNR polimerazių sąveiką, siekiant transkribuoti skirtingų tipų genus. Prokariotuose transkripcija yra tiesioginė ir mažiau reguliuojama, todėl mRNR gamyba yra greitesnė ir efektyvesnė.
Šie mRNR gamybos skirtumai tarp eukariotų ir prokariotų turi didelę įtaką genų raiškos reguliavimui ir visai ląstelių funkcijai. RNR polimerazės struktūros ir funkcijos skirtumų supratimas yra būtinas norint išsiaiškinti mechanizmus, kurie kontroliuoja genų raišką skirtingų tipų organizmuose.
Polimerazė: suprasti jos svarbą DNR ir RNR replikacijoje.
Polimerazė yra būtinas fermentas DNR ir RNR replikacijos procese. Jos funkcija – sintetinti naujas nukleotidų grandines iš esamos DNR arba RNR molekulės. Polimerazė veikia kaip „molekulinė rašomoji mašinėlė“, kopijuojanti genetinę informaciją ir užtikrinanti teisingą jos perdavimą dukterinėms ląstelėms.
RNR polimerazės atveju šis fermentas yra atsakingas už DNR transkribavimą į informacinės RNR (mRNR) molekules, kurios vėliau transliuojamos į baltymus. RNR polimerazė yra būtina genų ekspresijai ir baltymų, kurie yra esminiai ląstelių funkcijai, sintezei.
RNR polimerazės struktūra prokariotuose ir eukariotuose skiriasi. Prokariotuose RNR polimerazę sudaro keli subvienetai, įskaitant sigma subvienetą, kuris atpažįsta geno promotorių ir inicijuoja transkripciją. Eukariotuose RNR polimerazė yra sudėtingesnė, susidedanti iš kelių subvienetų, kurie yra atsakingi už skirtingų tipų RNR transkripcijos reguliavimą.
RNR polimerazė atlieka lemiamą vaidmenį reguliuojant genų raišką, kontroliuodama, kurie genai yra transkribuojami ir kada. Jai gali turėti įtakos keli veiksniai, tokie kaip ląstelių signalai, reguliavimo baltymai ir epigenetinės modifikacijos.
Apibendrinant, RNR polimerazė yra pagrindinis DNR ir RNR replikacijos fermentas, atliekantis lemiamą vaidmenį informacinės RNR molekulių sintezėje ir genų ekspresijos reguliavime. Tikslus ir efektyvus jos veikimas yra būtinas genomo vientisumui ir tinkamam ląstelių funkcionavimui palaikyti.
Eukariotiniuose organizmuose randamų RNR polimerazių tipai: išsami analizė.
RNR polimerazės yra būtini fermentai DNR transkripcijai į RNR – tai esminis genų raiškos organizmuose procesas. Eukariotiniuose organizmuose yra trys pagrindiniai RNR polimerazių tipai, kurių kiekvienas atsakingas už skirtingų tipų genų transkripciją.
RNR polimerazė I yra atsakinga už ribosominę RNR (rRNR) koduojančių genų transkribavimą. Šis RNR tipas yra būtinas baltymų sintezei eukariotinėse ląstelėse. RNR polimerazė II yra atsakinga už informacinę RNR (mRNR), kurioje yra genetinė informacija baltymų sintezei, koduojančių genų transkribavimą. Galiausiai, RNR polimerazė III yra atsakinga už pernašos RNR (tRNR) ir kitų tipų mažąsias RNR koduojančių genų transkribavimą.
Kiekviena RNR polimerazė sudaryta iš kelių subvienetų, kurie transkripcijos proceso metu atlieka specifines funkcijas. Pavyzdžiui, RNR polimerazė II sudaryta iš 12 skirtingų subvienetų, kurie kartu tiksliai ir efektyviai sintetina informacinę RNR.
Be to, eukariotiniuose organizmuose RNR polimerazes reguliuoja keli transkripcijos faktoriai, kurie kontroliuoja genų ekspresiją reaguojant į vidinius ir išorinius dirgiklius. Šie transkripcijos faktoriai užtikrina, kad genai būtų transkribuojami tinkamu laiku ir tinkamais kiekiais, taip užtikrinant ląstelių homeostazę.
Apibendrinant, RNR polimerazės atlieka esminį vaidmenį DNR transkripcijoje į RNR eukariotiniuose organizmuose, užtikrindamos teisingą genų ekspresiją ir baltymų, būtinų ląstelių išgyvenimui, sintezę.
RNR polimerazė: struktūra, funkcijos, prokariotai, eukariotai
RNR polimerazė yra fermentų kompleksas, atsakingas už RNR molekulės polimerizaciją iš DNR sekos, naudojant ją kaip šabloną. Šis procesas yra pirmasis genų ekspresijos žingsnis ir vadinamas transkripcija. RNR polimerazė jungiasi prie DNR labai specifiniame regione, vadinamame promotoriumi.
Šis fermentas ir apskritai transkripcijos procesas eukariotuose yra sudėtingesni nei prokariotuose. Eukariotai turi kelias RNR polimerazes, specializuotas specifiniams genų tipams, kitaip nei prokariotai, kur visus genus transkribuoja viena polimerazių klasė.
Šaltinis: I, Splette [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Padidėjęs eukariotinės linijos sudėtingumas, susijęs su transkripcijos elementais, greičiausiai susijęs su sudėtingesne genų reguliavimo sistema, būdinga daugialąsčiams organizmams.
Archajose transkripcija yra panaši į eukariotų procesą, nors jose yra tik viena polimerazė.
Polimerazės neveikia vienos. Kad transkripcijos procesas prasidėtų teisingai, būtini baltymų kompleksai, vadinami transkripcijos veiksniais.
Struktūra
Geriausiai apibūdintos RNR polimerazės yra bakterijų polimerazės. Jos susideda iš daugybės polipeptidinių grandinių. Fermentas turi kelis subvienetus, kataloguotus kaip α, β, β′ ir σ. Įrodyta, kad paskutinis subvienetas tiesiogiai nedalyvauja katalizėje, bet yra susijęs su specifiniu DNR prisijungimu.
Tiesą sakant, jei pašalinsime σ subvienetą, polimerazė vis tiek galės katalizuoti su ja susijusią reakciją, bet netinkamuose regionuose.
Α subvieneto masė yra 40.000 1 daltonų ir jų yra du. β ir β′ subvienetų yra tik vienas, kurio masė yra atitinkamai 155.000 160.000 ir XNUMX XNUMX daltonų.
Šios trys struktūros yra fermento šerdyje, o σ subvienetas yra toliau ir vadinamas sigma faktoriumi. Viso fermento – arba holofermento – bendras svoris yra maždaug 480.000 XNUMX daltonų.
RNR polimerazės struktūra labai skiriasi ir priklauso nuo tiriamos grupės. Tačiau visuose organizmuose tai yra sudėtingas fermentas, sudarytas iš kelių vienetų.
Vaidmenys
RNR polimerazės funkcija yra polimerizuoti RNR grandinės, sudarytos iš DNR šablono, nukleotidus.
Visa organizmo sandarai ir vystymuisi reikalinga informacija yra įrašyta jo DNR. Tačiau ši informacija nėra tiesiogiai verčiama į baltymus. Norint perkelti informaciją į informacinę RNR molekulę, reikalingas tarpinis žingsnis.
Ši DNR kalbos transformacija į RNR yra tarpininkaujama RNR polimerazės, ir šis reiškinys vadinamas transkripcija. Šis procesas yra panašus į DNR replikaciją.
Prokariotuose
Prokariotai yra vienaląsčiai organizmai be apibrėžto branduolio. Iš visų prokariotų labiausiai ištirtas organizmas yra Escherichia coli . Ši bakterija yra normali mūsų mikrobiotos gyventoja ir buvo idealus modelis genetikams.
Šiame organizme pirmą kartą buvo išskirta RNR polimerazė, o dauguma transkripcijos tyrimų atlikti su E. coli. Vienoje šios bakterijos ląstelėje galime rasti iki 7000 polimerazės molekulių.
Skirtingai nuo eukariotų, turinčių trijų tipų RNR polimerazes, prokariotuose visus genus apdoroja vieno tipo polimerazė.
Eukariotuose
Kas yra genas?
Eukariotai yra organizmai, turintys membrana apribotą branduolį ir įvairias organeles. Eukariotinėms ląstelėms būdingi trijų tipų branduolio RNR polimerazės, kurių kiekviena yra atsakinga už specifinių genų transkripciją.
„Geną“ nėra lengva apibrėžti. Paprastai bet kokią DNR seką, kuri galiausiai virsta baltymu, esame įpratę vadinti „genu“. Nors aukščiau pateiktas teiginys yra teisingas, yra ir genų, kurių galutinis produktas yra RNR (o ne baltymas), arba genų, dalyvaujančių reguliuojant raišką.
Yra trys polimerazių tipai: I, II ir III. Žemiau aprašysime jų funkcijas:
RNR polimerazė II
Baltymus koduojančius genus, kuriuose dalyvauja informacinė RNR, transkribuoja RNR polimerazė II. Dėl savo svarbos baltymų sintezėje, tyrėjai tai buvo labiausiai tyrinėjama polimerazė.
Transkripcijos faktoriai
Šie fermentai negali patys valdyti transkripcijos proceso; jiems reikalingi baltymai, vadinami transkripcijos faktoriais. Galima išskirti dviejų tipų transkripcijos faktorius: bendruosius ir papildomus.
Pirmajai grupei priklauso baltymai, dalyvaujantys visų polimerazės II promotorių transkripcijoje . Jie sudaro pagrindinį transkripcijos mechanizmą.
In vitro sistemose buvo apibūdinti penki bendrieji veiksniai, būtini transkripcijos inicijavimui RNR polimeraze II. Šie promotoriai turi bendrą konsensusinę seką, vadinamą „TATA dėžute“.
Pirmasis transkripcijos žingsnis apima faktoriaus, vadinamo TFIID, prisijungimą prie TATA dėžutės. Šis baltymas yra kompleksas, sudarytas iš kelių subvienetų, tarp kurių yra specifinė dėžutės prisijungimo vieta. Jį taip pat sudaro keliolika peptidų, vadinamų TAF (su TBP susiję faktoriai ).
Trečiasis svarbus veiksnys yra TFIIF. Po polimerazės II prisijungimo transkripcijos inicijavimui reikalingi faktoriai TFIIE ir TFIIH.
RNR polimerazė I ir III
Ribosominės RNR yra ribosomų struktūriniai elementai. Be ribosominės RNR, ribosomos yra sudarytos iš baltymų ir yra atsakingos už informacinės RNR molekulės vertimą į baltymą.
Šiame transliacijos procese taip pat dalyvauja pernašos RNR, dėl kurių susidaro aminorūgštis, kuri bus įtraukta į polipeptidinę grandinę.
Šias RNR (ribosominę ir pernašos) transkribuoja RNR polimerazės I ir III. RNR polimerazė I yra specifinė didžiausių ribosominių RNR, žinomų kaip 28S, 28S ir 5.8S, transkripcijai. S reiškia sedimentacijos koeficientą, t. y. sedimentacijos greitį centrifugavimo proceso metu.
RNR polimerazė III yra atsakinga už genų, koduojančių mažas ribosomines RNR (5S), transkripciją.
Be to, RNR polimerazė III transkribuoja nemažai mažų RNR (atminkite, kad yra keletas RNR tipų, ne tik geriau žinomos informacinės, ribosominės ir pernašos RNR), pavyzdžiui, mažos branduolinės RNR.
Transkripcijos faktoriai
RNR polimerazė I, skirta išskirtinai ribosominių genų transkripcijai, savo aktyvumui reikalingi keli transkripcijos faktoriai. Ribosominę RNR koduojantys genai turi promotorių, esantį maždaug 150 bazių porų prieš transkripcijos pradžios vietą.
Promotorių atpažįsta du transkripcijos faktoriai: UBF ir SL1. Jie bendradarbiaujant prisijungia prie promotoriaus ir pritraukia polimerazę I, sudarydami iniciacijos kompleksą.
Šie faktoriai sudaryti iš kelių baltymų subvienetų. Panašiai ir TBP, atrodo, yra bendras transkripcijos faktorius visoms trims eukariotų polimerazėms.
RNR polimerazei III buvo identifikuoti transkripcijos faktoriai TFIIIA, TFIIIB ir TFIIIC. Jie nuosekliai jungiasi prie transkripcijos komplekso.
RNR polimerazė organelėse
Vienas iš skiriamųjų eukariotų bruožų yra subląsteliniai skyriai, vadinami organelėmis. Mitochondrijos ir chloroplastai primena jau minėtą bakterijų fermentą – RNR polimerazę. Šios polimerazės yra aktyvios ir transkribuoja šiuose organeliuose esančią DNR.
Pagal endosimbiotinę teoriją, eukariotai atsiranda iš simbiotinio įvykio, kai bakterija apgaubia mažesnę. Šis svarbus evoliucinis faktas paaiškina mitochondrijų polimerazių ir bakterijų polimerazių panašumą.
Archeose
Kaip ir bakterijose, archėjose yra tik vieno tipo polimerazė, atsakinga už visų vienaląsčių organizmų genų transkribavimą.
Tačiau archeologinės RNR polimerazės struktūra labai panaši į eukariotinių RNR polimerazių. Jose yra TATA langelis ir transkripcijos faktoriai, konkrečiai TBP ir TFIIB.
Apskritai transkripcijos procesas eukariotuose yra gana panašus į tą, kuris vyksta archėjose.
DNR polimerazės skirtumai
DNR replikaciją reguliuoja fermentų kompleksas, vadinamas DNR polimeraze. Nors šis fermentas dažnai lyginamas su RNR polimeraze – abi katalizuoja nukleotidų grandinės polimerizaciją 5'–3' kryptimi – jis skiriasi keliais aspektais.
DNR polimerazei reikia mažo nukleotido fragmento, vadinamo pradmeniu, kad būtų pradėta molekulės replikacija. RNR polimerazė gali pradėti sintezę de novo ir jos aktyvumui nereikia pirmojo.
DNR polimerazė gali prisijungti prie kelių chromosomos vietų, o polimerazė jungiasi tik prie genų promotorių.
Kalbant apie fermentų korektūros mechanizmus , DNR polimerazės mechanizmai yra daug geriau žinomi, nes jie gali ištaisyti klaidingus nukleotidus, kurie buvo polimerizuoti per klaidą.
Nuorodos
- Cooper, GM, Hausman, RE ir Hausman, RE (2000).Ląstelė: molekulinis požiūris (2 tomas). Vašingtonas, DC: ASM Press.
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., … ir Matsudaira, P. (2008).Molekulinė ląstelių biologija Macmillan
- Alberts B., Johnson A., Lewis J. ir kt. (2002) Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: „Garland Science“
- Pierce, B. A. (2009).Genetika: konceptualus požiūris Panamerikos medicinos leidinys.
- Lewin, B. (1975).genų raiška . UMI knygos pagal pareikalavimą.