RNA-polymerasstruktur, funktioner, i prokaryoter, i eukaryoter och i arkeor



den RNA-polymeras är ett enzymatiskt komplex som ansvarar för att mediera polymerisationen av en RNA-molekyl, utgående från en DNA-sekvens som används som en mall. Denna process är det första steget med genuttryck och kallas transkription. RNA-polymeras binds till DNA i en mycket speciell region, känd som en promotor.

Detta enzym - och transskriptionsprocessen i allmänhet - är mer komplex i eukaryoter än i prokaryoter. Eukaryoter har flera RNA-polymeraser som specialiserar sig i vissa typer av gener, i motsats till prokaryoter där alla gener transkriberas av en enda polymeras.

Ökningen av komplexitet inom eukaryoternas sammanhang i elementen relaterade till transkription är antagligen relaterad till ett mer sofistikerat system för genreglering, typiskt för multicellulära organismer.

I archaea liknar transkription den process som uppstår i eukaryoter, även om de bara har ett polymeras.

Polymeraser verkar inte ensamma. För att transkriptionsprocessen skall kunna börja ordentligt är närvaron av proteinkomplex som kallas transkriptionsfaktorer nödvändiga.

index

  • 1 struktur
  • 2 funktioner
  • 3 i prokaryoter
  • 4 I eukaryoter
    • 4.1 Vad är en gen?
    • 4,2 RNA-polymeras II
    • 4,3 RNA-polymeras I och III
    • 4.4 RNA-polymeras i organeller
  • 5 i archaea
  • 6 Skillnader med DNA-polymeras
  • 7 referenser

struktur

De bäst karakteriserade RNA-polymeraserna är bakteriens polymeraser. Detta består av multipla polypeptidkedjor. Enzymet har flera underenheter, katalogiserade som a, β, β och σ. Det har visats att denna sista subenhet inte deltar direkt i katalysen, men är involverad i den specifika bindningen till DNA.

Faktum är att om vi eliminerar subenheten σ, kan polymeraset fortfarande katalysera dess associerade reaktion, men det gör det i fel regioner.

A-underenheten har en massa på 40 000 Dalton och det finns två. Av subenheterna β och β är det bara 1, och de har en massa på 155 000 respektive 160 000 dalton.

Dessa tre strukturer är belägna i enzymets kärna, medan σ-subenheten är längre bort och kallas sigmafaktorn. Det kompletta enzymet - eller holoenzym - har en totalvikt på nära 480 000 Dalton.

Strukturen av RNA-polymeras är mycket varierbar och beror på den studerade gruppen. I alla organiska varelser är emellertid ett komplext enzym, bestående av flera enheter.

funktioner

Funktionen av RNA-polymeras är polymerisationen av nukleotiderna i en RNA-kedja, konstruerad från en DNA-mall.

All information som behövs för konstruktion och utveckling av en organism är skriven i sitt DNA. Informationen översätter emellertid inte direkt till proteiner. Det mellanliggande steget till en messenger-RNA-molekyl är nödvändig.

Denna transformation av språket från DNA till RNA medieras av RNA-polymeras och fenomenet kallas transkription. Denna process liknar DNA-replikation.

I prokaryoter

Prokaryoter är unicellulära organismer, utan en definierad kärna. Av alla prokaryoter har den mest studerade organismen varit Escherichia coli. Denna bakterie är en normal invånare i vår mikrobiota och har varit den ideala modellen för genetiker.

RNA-polymeras isolerades först i denna organism och de flesta transkriptionsstudierna har utförts i E. coli. I en enda cell av denna bakterie kan vi hitta upp till 7000 molekyler polymeraser.

Till skillnad från eukaryoter som har tre typer av RNA-polymeraser, bearbetas i prokaryoter alla gener genom en enda typ av polymeras.

I eukaryoter

Vad är en gen?

Eukaryoter är organismer som har en kärna avgränsad av ett membran och har olika organeller. Eukaryota celler karakteriseras av tre typer av kärn-RNA-polymeraser, och varje typ är ansvarig för transkriptionen av specifika gener.

En "gen" är inte en enkel term för att definiera. Vanligtvis brukar vi kalla någon DNA-sekvens "gen" som i slutändan översätts till ett protein. Även om det tidigare sandet är sant finns det också gener vars slutprodukt är ett RNA (och inte ett protein), eller de är gener som är involverade i reglering av uttryck.

Det finns tre typer av polymeraser, benämnda som I, II och III. Vi kommer att beskriva dess funktioner nedan:

RNA-polymeras II

De gener som kodar för proteiner - och involverar en messenger RNA - transkriberas av RNA-polymeras II. På grund av dess relevans i proteinsyntes har det varit det mest studerade polymeraset av forskare.

Transkriptionsfaktorer

Dessa enzymer kan inte styra transkriptionsprocessen av sig själva, de behöver närvaro av proteiner som kallas transkriptionsfaktorer. Vi kan skilja två typer av transkriptionsfaktorer: generella och ytterligare.

Den första gruppen innehåller proteiner som är involverade i transkriptionen av allt promotorerna av polymeraser II. Dessa utgör grundmaskinen för transkription.

I systemen in vitro, Fem generella faktorer som är oumbärliga för initiering av transkription med RNA-polymeras II har karakteriserats. Dessa promotorer har en konsensussekvens som heter "TATA-box".

Det första steget med transkription innebär bindning av en faktor som kallas TFIID till TATA-rutan. Detta protein är ett komplex med flera underenheter - bland dem en specifik till lådan. Det består också av ett dussin peptider som kallas TAF (från engelska TBP-associerade faktorer).

En tredje faktor som berörs är TFIIF. Efter att polymeras II rekryterats är TFIIE- och TFIIH-faktorer nödvändiga för början av transkription.

RNA-polymeras I och III

Ribosomala RNA är strukturella element av ribosomer. Förutom ribosomal RNA består ribosomer av proteiner och är ansvariga för att översätta en molekyl av messenger-RNA till protein.

Överförings-RNA deltar också i denna translationsprocess, vilket leder till aminosyran som kommer att inkorporeras i polypeptidkedjan vid bildning.

Dessa RNA (ribosomala och överföring) transkriberas av RNA-polymeraser I och III. RNA-polymeras I är specifik för transkriptionen av de större ribosomala RNA, kända som 28S, 28S och 5,8S. S betecknar sedimenteringskoefficienten, det vill säga sedimenteringshastigheten under centrifugeringsprocessen.

RNA-polymeras III är ansvarig för transkriptionen av generna som kodar för de mindre ribosomala RNA: erna (5S).

Dessutom transkriberas en serie små RNA (kom ihåg att det finns flera typer av RNA, inte bara det mest kända messenger-, ribosomala och överförings-RNA) som det lilla nukleära RNA transkriberas av RNA-polymeras III.

Transkriptionsfaktorer

RNA-polymeras I, som är reserverat exklusivt för transkriptionen av ribosomala gener, kräver flera transkriptionsfaktorer för dess aktivitet. De gener som kodar för ribosomalt RNA har en lokaliserad promotor ca 150 baspar "uppströms" av transkriptionsstartplatsen.

Promotorn känns igen av två transkriptionsfaktorer: UBF och SL1. Dessa förenas samverkande med promotorn och rekryterar polymeras I, vilket bildar initieringskomplexet.

Dessa faktorer bildas av flera proteinunderenheter. På liknande sätt verkar TBP vara en delad transkriptionsfaktor för de tre polymeraserna i eukaryoter.

För RNA-polymeras III har transkriptionsfaktorn TFIIIA, TFIIIB och TFIIIC identifierats. Dessa är sekventiellt kopplade till transkriptionskomplexet.

RNA-polymeras i organeller

Subcellulära fack som kallas organeller är ett av de eukaryoter som kännetecknar eukaryoter. Mitokondrier och kloroplaster har ett separat RNA-polymeras som liknar detta enzym i bakterier. Dessa polymeraser är aktiva och de transkriberar DNA som finns i dessa organeller.

Enligt endosymbiotiska teorin kommer eukaryoter från symbios, där en bakterie svälja en mindre. Detta relevanta evolutionära faktum förklarar likheten mellan polymeraserna av mitokondrier med bakteriens polymeras.

I archaea

Liksom i bakterier finns det i arkea endast en typ av polymeras som är ansvarig för transkriptionen av alla gener av den encelliga organismen.

RNA-polymeras i arkea liknar emellertid mycket strukturen hos polymeras i eukaryoter. De presenterar en TATA-box och transkriptionsfaktorer, TBP och TFIIB, specifikt.

Generellt sett är transkriptionsprocessen i eukaryoter ganska lik den som finns i arkeerna..

Skillnader med DNA-polymeras

DNA-replikation orkestreras av ett enzymatiskt komplex som kallas DNA-polymeras. Fastän detta enzym vanligen jämförs med RNA-polymeras, katalyserar man polymerisationen av en nukleotidkedja i 5-till-3-riktningen - det finns skillnader i flera aspekter.

DNA-polymeraset behöver ett kort fragment av nukleotider för att kunna initiera replikationen av molekylen, som kallas primer eller primer. RNA-polymeras kan starta syntesen de novo, och behöver inte den första för sin verksamhet.

DNA-polymeras kan binda till flera ställen längs en kromosom, medan polymeras endast binder till promotorer av gener.

När det gäller mekanismerna i korrekturläsning av enzymerna, DNA-polymerasets är mycket bättre kända, att kunna korrigera de felaktiga nukleotiderna som har polymeriserats av misstag.

referenser

  1. Cooper, G. M., Hausman, R. E., & Hausman, R. E. (2000). Cellen: en molekylär tillvägagångssätt (Volym 2). Washington, DC: ASM press.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J. E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molecular cell biology. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4: e upplagan. New York: Garland Science
  4. Pierce, B. A. (2009). Genetik: Ett begreppsmässigt förhållningssätt. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Genuttryck. UMI-böcker om efterfrågan.