RNA polimerase ialah enzim penting untuk transkripsi DNA ke dalam RNA. Ia bertanggungjawab untuk mensintesis molekul RNA daripada templat DNA. Struktur RNA polimerase sangat terpelihara merentas semua organisma, daripada bakteria kepada manusia.
Dalam prokariot, seperti bakteria, polimerase RNA terdiri daripada beberapa subunit yang bekerjasama untuk mengenali penganjur DNA dan memulakan transkripsi. Dalam eukariota, RNA polimerase adalah lebih kompleks, dibahagikan kepada beberapa bentuk yang menyalin pelbagai jenis RNA, seperti RNA messenger, RNA ribosom, dan RNA pemindahan.
Sebagai tambahan kepada fungsi utamanya dalam transkripsi DNA, polimerase RNA juga memainkan peranan penting dalam mengawal ekspresi gen, bertindak balas kepada isyarat dalaman dan luaran dan mengaktifkan atau menyahaktifkan transkripsi gen tertentu. Ringkasnya, RNA polimerase ialah enzim asas untuk sintesis RNA dalam semua organisma, memainkan peranan penting dalam ekspresi gen dan fungsi selular.
Kawalan aktiviti polimerase RNA: mekanisme pengawalseliaan dalam sel.
RNA polimerase ialah enzim penting untuk sintesis RNA dalam semua organisma. Ia memainkan peranan asas dalam transkripsi DNA menjadi RNA messenger, yang seterusnya diterjemahkan ke dalam protein. Peraturan aktiviti polimerase RNA adalah penting untuk mengawal ekspresi gen dan, akibatnya, homeostasis selular.
Terdapat beberapa mekanisme untuk mengawal aktiviti polimerase RNA, baik dalam prokariot dan eukariota. Dalam prokariot, peraturan berlaku terutamanya melalui protein yang dipanggil faktor sigma, yang mengikat RNA polimerase dan mengarahkan aktivitinya kepada promoter tertentu. Tambahan pula, pengikatan protein pengaktif atau penindas kepada DNA boleh memodulasi interaksi polimerase RNA dengan promoter, dengan itu mengawal permulaan transkripsi.
Dalam eukariota, pengawalseliaan aktiviti polimerase RNA adalah lebih kompleks, melibatkan pelbagai protein aksesori dan pengubahsuaian selepas terjemahan. Sebagai contoh, fosforilasi polimerase RNA oleh kinase yang bergantung kepada cyclin boleh merangsang atau menghalang transkripsi gen tertentu. Tambahan pula, faktor transkripsi seperti pengaktif dan penindas boleh berinteraksi dengan polimerase RNA dan mengawal aktivitinya.
Ringkasnya, pengawalseliaan aktiviti polimerase RNA adalah proses penting untuk ekspresi gen yang betul dalam sel. Memahami mekanisme pengawalseliaan ini adalah asas untuk pembangunan terapi baharu dan kemajuan biologi molekul.
Perbezaan dalam penghasilan mRNA antara eukariota dan prokariot: fahami perbezaan utama.
Sintesis RNA Messenger (mRNA) ialah proses asas dalam ekspresi gen, yang berbeza dengan ketara antara eukariota dan prokariot. Salah satu perbezaan utama adalah berkaitan dengan RNA polimerase, enzim yang bertanggungjawab untuk mensintesis RNA daripada DNA.
Dalam prokariot, polimerase RNA terdiri daripada subunit tunggal, manakala dalam eukariota, ia terdiri daripada berbilang subunit. Kerumitan struktur ini memberikan polimerase RNA eukariotik keupayaan untuk mengenali dan menyalin kawasan tertentu DNA, seperti penggalak dan penambah, dengan lebih tepat dan dengan peraturan yang lebih besar.
Tambahan pula, peraturan transkrip lebih kompleks dalam eukariota, melibatkan interaksi faktor transkripsi, pengubahsuaian histon, dan polimerase RNA khusus untuk menyalin jenis gen yang berbeza. Dalam prokariot, transkripsi lebih langsung dan kurang terkawal, menghasilkan pengeluaran mRNA yang lebih cepat dan lebih cekap.
Perbezaan dalam pengeluaran mRNA antara eukariota dan prokariot mempunyai implikasi yang signifikan untuk pengawalan ekspresi gen dan fungsi selular secara keseluruhan. Memahami perbezaan dalam struktur dan fungsi polimerase RNA adalah penting untuk menjelaskan mekanisme yang mengawal ekspresi gen dalam pelbagai jenis organisma.
Polimerase: memahami kepentingannya dalam replikasi DNA dan RNA.
Polimerase ialah enzim penting dalam proses replikasi DNA dan RNA. Fungsinya adalah untuk mensintesis rantai nukleotida baru daripada molekul DNA atau RNA sedia ada. Polimerase bertindak sebagai "mesin taip molekul," menyalin maklumat genetik dan memastikan penghantaran yang betul kepada sel anak.
Dalam kes polimerase RNA, enzim ini bertanggungjawab untuk menyalin DNA ke dalam molekul RNA (mRNA) utusan, yang kemudiannya diterjemahkan ke dalam protein. RNA polimerase adalah penting untuk ekspresi gen dan sintesis protein yang asas kepada fungsi selular.
Struktur RNA polimerase berbeza antara prokariot dan eukariota. Dalam prokariot, polimerase RNA terdiri daripada beberapa subunit, termasuk subunit sigma, yang mengenali penganjur gen dan memulakan transkripsi. Dalam eukariota, polimerase RNA adalah lebih kompleks, terdiri daripada berbilang subunit yang bertanggungjawab untuk mengawal selia transkripsi pelbagai jenis RNA.
RNA polimerase memainkan peranan penting dalam mengawal ekspresi gen, mengawal gen yang ditranskripsi dan bila. Ia boleh dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti isyarat selular, protein pengawalseliaan, dan pengubahsuaian epigenetik.
Ringkasnya, polimerase RNA ialah enzim asas untuk replikasi DNA dan RNA, memainkan peranan penting dalam sintesis molekul RNA utusan dan pengawalan ekspresi gen. Fungsinya yang tepat dan cekap adalah penting untuk mengekalkan integriti genomik dan fungsi selular yang betul.
Jenis polimerase RNA yang terdapat dalam organisma eukariotik: analisis terperinci.
Polimerase RNA ialah enzim penting untuk transkripsi DNA kepada RNA, proses asas untuk ekspresi gen dalam organisma. Dalam organisma eukariotik, terdapat tiga jenis utama polimerase RNA, masing-masing bertanggungjawab untuk transkripsi pelbagai jenis gen.
RNA polimerase I bertanggungjawab untuk menyalin gen yang mengekod RNA ribosom (rRNA). RNA jenis ini penting untuk sintesis protein dalam sel eukariotik. RNA polymerase II bertanggungjawab untuk menyalin gen yang mengekodkan RNA messenger (mRNA), yang mengandungi maklumat genetik untuk sintesis protein. Akhirnya, RNA polimerase III bertanggungjawab untuk menyalin gen yang menyandikan RNA pemindahan (tRNA) dan jenis RNA kecil yang lain.
Setiap polimerase RNA terdiri daripada beberapa subunit yang melaksanakan fungsi tertentu semasa proses transkripsi. RNA polimerase II, sebagai contoh, terdiri daripada 12 subunit berbeza yang bekerjasama untuk mensintesis RNA messenger dengan tepat dan cekap.
Tambahan pula, polimerase RNA dalam organisma eukariotik dikawal oleh beberapa faktor transkripsi yang mengawal ekspresi gen sebagai tindak balas kepada rangsangan dalaman dan luaran. Faktor transkripsi ini memastikan bahawa gen ditranskripsi pada masa yang betul dan dalam jumlah yang betul, memastikan homeostasis selular.
Ringkasnya, polimerase RNA memainkan peranan asas dalam transkripsi DNA kepada RNA dalam organisma eukariotik, memastikan ekspresi gen yang betul dan sintesis protein yang penting untuk kelangsungan hidup sel.
RNA polimerase: struktur, fungsi, prokariot, eukariota
A RNA polimerase ialah kompleks enzim yang bertanggungjawab untuk pengantaraan pempolimeran molekul RNA daripada urutan DNA menggunakannya sebagai templat. Proses ini adalah langkah pertama dalam ekspresi gen dan dipanggil transkripsi. RNA polimerase mengikat DNA pada kawasan yang sangat tertentu yang dikenali sebagai promoter.
Enzim ini-dan proses transkripsi secara umum-lebih kompleks dalam eukariota daripada dalam prokariot. Eukariota mempunyai berbilang polimerase RNA khusus untuk jenis gen tertentu, tidak seperti prokariot, di mana semua gen ditranskripsikan oleh satu kelas polimerase.
Sumber: I, Splette [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Kerumitan yang meningkat dalam keturunan eukariotik dalam unsur berkaitan transkripsi berkemungkinan berkaitan dengan sistem pengawalseliaan gen yang lebih canggih tipikal organisma multiselular.
Dalam archaea, transkripsi adalah serupa dengan proses yang berlaku dalam eukariota, walaupun mereka hanya mempunyai satu polimerase.
Polimerase tidak bertindak bersendirian. Untuk proses transkripsi bermula dengan betul, kehadiran kompleks protein yang dipanggil faktor transkripsi adalah perlu.
Struktur
Polimerase RNA yang dicirikan terbaik ialah polimerase bakteria. Mereka terdiri daripada pelbagai rantai polipeptida. Enzim mempunyai beberapa subunit, dikatalogkan sebagai α, β, β′, dan σ. Subunit terakhir telah ditunjukkan tidak mengambil bahagian secara langsung dalam pemangkinan tetapi terlibat dalam pengikatan DNA tertentu.
Malah, jika kita menghapuskan subunit σ, polimerase masih boleh memangkinkan tindak balas yang berkaitan, tetapi di kawasan yang salah.
Subunit α mempunyai jisim 40.000 Dalton dan terdapat dua daripadanya. Daripada subunit β dan β′, hanya terdapat satu, dan masing-masing mempunyai jisim 1 dan 155.000 Dalton.
Ketiga-tiga struktur ini terletak dalam teras enzim, manakala subunit σ terletak lebih jauh dan dipanggil faktor sigma. Enzim lengkap—atau holoenzim—mempunyai jumlah berat kira-kira 480.000 Dalton.
Struktur RNA polimerase berbeza-beza dan bergantung kepada kumpulan yang dikaji. Walau bagaimanapun, dalam semua organisma, ia adalah enzim kompleks yang terdiri daripada beberapa unit.
Fungsi
Fungsi RNA polimerase adalah untuk mempolimerkan nukleotida rantai RNA, dibina daripada templat DNA.
Semua maklumat yang diperlukan untuk pembinaan dan perkembangan organisma ditulis dalam DNAnya. Walau bagaimanapun, maklumat ini tidak diterjemahkan secara langsung ke dalam protein. Langkah perantaraan diperlukan untuk memindahkan maklumat kepada molekul RNA messenger.
Transformasi bahasa DNA kepada RNA ini dimediasi oleh RNA polimerase, dan fenomena itu dipanggil transkripsi. Proses ini serupa dengan replikasi DNA.
Dalam prokariot
Prokariot ialah organisma bersel tunggal tanpa nukleus yang ditentukan. Daripada semua prokariot, organisma yang paling banyak dikaji adalah Escherichia coli Bakteria ini adalah penghuni biasa mikrobiota kita dan telah menjadi model ideal untuk ahli genetik.
RNA polimerase pertama kali diasingkan dalam organisma ini dan kebanyakan kajian transkripsi telah dilakukan dalam E coli. Dalam sel tunggal bakteria ini, kita boleh menemui sehingga 7000 molekul polimerase.
Tidak seperti eukariota yang mempunyai tiga jenis polimerase RNA, dalam prokariot semua gen diproses oleh satu jenis polimerase.
Dalam eukariota
Apakah gen?
Eukariota adalah organisma yang mempunyai nukleus terikat membran dan pelbagai organel. Sel eukariotik dicirikan oleh tiga jenis polimerase RNA nuklear, masing-masing bertanggungjawab untuk transkripsi gen tertentu.
"gen" bukanlah istilah yang mudah untuk ditakrifkan. Lazimnya, kami terbiasa memanggil mana-mana urutan DNA yang akhirnya diterjemahkan ke dalam protein sebagai "gen." Walaupun pernyataan di atas adalah benar, terdapat juga gen yang hasil akhirnya ialah RNA (dan bukan protein), atau gen yang terlibat dalam mengawal ekspresi.
Terdapat tiga jenis polimerase, dipanggil I, II, dan III. Di bawah, kami akan menerangkan fungsi mereka:
RNA polimerase II
Gen pengekodan protein-yang melibatkan RNA messenger-ditranskripsikan oleh RNA polimerase II. Oleh kerana kepentingannya dalam sintesis protein, ia merupakan polimerase yang paling banyak dikaji oleh penyelidik.
Faktor transkripsi
Enzim ini tidak boleh mengarahkan proses transkripsi sendiri; mereka memerlukan kehadiran protein yang dipanggil faktor transkripsi. Dua jenis faktor transkripsi boleh dibezakan: umum dan tambahan.
Kumpulan pertama termasuk protein yang terlibat dalam transkripsi semua promoter polimerase II. Ini membentuk mekanisme asas transkripsi.
Dalam sistem in vitro, dicirikan lima faktor umum penting untuk permulaan transkripsi oleh RNA polimerase II. Penganjur ini mempunyai urutan konsensus yang dipanggil "kotak TATA."
Langkah pertama transkripsi melibatkan pengikatan faktor yang dipanggil TFIID ke kotak TATA. Protein ini adalah kompleks dengan beberapa subunit-antaranya, satu yang secara khusus mengikat pada kotak. Ia juga terdiri daripada sedozen peptida yang dipanggil TAFs ( faktor yang berkaitan dengan PTB ).
Faktor ketiga yang terlibat ialah TFIIF. Selepas pengambilan polimerase II, faktor TFIIE dan TFIIH diperlukan untuk permulaan transkripsi.
RNA polimerase I dan III
RNA ribosom ialah unsur struktur ribosom. Sebagai tambahan kepada RNA ribosom, ribosom diperbuat daripada protein dan bertanggungjawab untuk menterjemahkan molekul RNA utusan kepada protein.
Pemindahan RNA juga mengambil bahagian dalam proses terjemahan ini, membawa kepada asid amino yang akan dimasukkan ke dalam rantai polipeptida yang terbentuk.
RNA ini (ribosomal dan pemindahan) ditranskripsikan oleh RNA polimerase I dan III. RNA polimerase I adalah khusus untuk transkripsi RNA ribosom terbesar, yang dikenali sebagai 28S, 28S, dan 5.8S. S merujuk kepada pekali pemendapan, iaitu kadar pemendapan semasa proses sentrifugasi.
RNA polimerase III bertanggungjawab untuk transkripsi gen yang mengekod RNA ribosom kecil (5S).
Di samping itu, beberapa RNA kecil (ingat bahawa terdapat beberapa jenis RNA, bukan hanya RNA utusan, ribosom dan pemindahan yang lebih terkenal), seperti RNA nuklear kecil, ditranskripsikan oleh RNA polymerase III.
Faktor transkripsi
RNA polimerase I, dikhaskan secara eksklusif untuk transkripsi gen ribosom, memerlukan beberapa faktor transkripsi untuk aktivitinya. Gen yang mengekod RNA ribosom mempunyai promoter yang terletak kira-kira 150 pasangan asas di hulu tapak permulaan transkripsi.
Penganjur diiktiraf oleh dua faktor transkripsi: UBF dan SL1. Ini secara kooperatif mengikat kepada promoter dan merekrut polimerase I, membentuk kompleks permulaan.
Faktor-faktor ini terdiri daripada beberapa subunit protein. Begitu juga, TBP nampaknya merupakan faktor transkripsi yang dikongsi untuk ketiga-tiga polimerase dalam eukariota.
Untuk RNA polimerase III, faktor transkripsi TFIIIA, TFIIIB, dan TFIIIC telah dikenalpasti. Ini mengikat secara berurutan ke kompleks transkripsi.
RNA polimerase dalam organel
Salah satu ciri yang membezakan eukariota ialah petak subselular yang dipanggil organel. Mitokondria dan kloroplas mengingatkan enzim yang disebutkan di atas, RNA polimerase, dalam bakteria. Polimerase ini aktif dan mentranskripsikan DNA yang terdapat dalam organel ini.
Menurut teori endosymbiotic, eukariota timbul daripada peristiwa simbiotik di mana bakteria menyelubungi yang lebih kecil. Fakta evolusi yang relevan ini menerangkan persamaan antara polimerase mitokondria dan polimerase bakteria.
Dalam archaea
Seperti dalam bakteria, dalam archaea hanya terdapat satu jenis polimerase yang bertanggungjawab untuk menyalin semua gen organisma unisel.
Walau bagaimanapun, polimerase RNA archaeal sangat serupa dalam struktur kepada polimerase RNA eukariotik. Mereka menampilkan kotak TATA dan faktor transkripsi, khususnya TBP dan TFIIB.
Secara umum, proses transkripsi dalam eukariota agak serupa dengan yang terdapat dalam archaea.
Perbezaan dengan polimerase DNA
Replikasi DNA diatur oleh kompleks enzim yang dipanggil polimerase DNA. Walaupun enzim ini sering dibandingkan dengan RNA polimerase—kedua-duanya memangkinkan pempolimeran rantai nukleotida dalam arah 5' hingga 3'—ia berbeza dalam beberapa cara.
Polimerase DNA memerlukan serpihan nukleotida kecil untuk mula mereplikasi molekul, dipanggil primer. RNA polimerase boleh mula mereplikasi sintesis yang baru dan anda tidak memerlukan yang pertama untuk aktiviti anda.
Polimerase DNA mampu mengikat ke beberapa tapak di sepanjang kromosom, manakala polimerase hanya mengikat kepada penganjur gen.
Bagi mekanisme ulang kaji enzim, DNA polimerase lebih dikenali, dan boleh membetulkan nukleotida yang salah yang terpolimer secara tidak sengaja.
Rujukan
- Cooper, GM, Hausman, RE; dan Hausman, RE (2000).Sel: pendekatan molekul (Jilid 2). Washington, DC: ASM Press.
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., … & Matsudaira, P. (2008).Biologi sel molekul . Macmillan
- Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002) Biologi Molekul Sel. edisi ke-4. New York: Sains Garland
- Pierce, B.A. (2009).Genetik: Pendekatan konseptual . Pan-American Medical Ed.
- Lewin, B. (1975).ekspresi gen . Buku UMI Atas Permintaan.