Semua orang yang mempelajari biologi molekul, biokimia, kejuruteraan genetik dan beberapa sains berkaitan lain lambat laun bertanya soalan: apakah fungsi RNA polimerase? Ini adalah topik yang agak kompleks, yang masih belum diterokai sepenuhnya, tetapi, bagaimanapun, perkara yang diketahui akan dibincangkan dalam rangka artikel.
Maklumat am
Perlu diingat bahawa terdapat polimerase RNA bagi eukariota dan prokariot. Yang pertama dibahagikan lagi kepada tiga jenis, setiap satunya bertanggungjawab untuk transkripsi kumpulan gen yang berasingan. Enzim ini dinomborkan untuk kesederhanaan sebagai polimerase RNA pertama, kedua dan ketiga. Prokariot, yang strukturnya bebas nuklear, semasa transkripsi bertindak mengikut skema yang dipermudahkan. Oleh itu, untuk kejelasan, untuk merangkumi maklumat sebanyak mungkin, eukariota akan dipertimbangkan. Polimerase RNA secara struktur adalah serupa antara satu sama lain. Ia dipercayai mengandungi sekurang-kurangnya 10 rantai polipeptida. Pada masa yang sama, RNA polimerase 1 mensintesis (mentranskripsi) gen yang kemudiannya akan diterjemahkan ke dalam pelbagai protein. Yang kedua ialah transkripsi gen, yang kemudiannya diterjemahkan ke dalam protein. RNA polimerase 3 diwakili oleh pelbagai enzim stabil berat molekul rendah yang sederhanasensitif kepada alpha amatine. Tetapi kami belum memutuskan apa itu polimerase RNA! Ini adalah nama enzim yang terlibat dalam sintesis molekul asid ribonukleik. Dalam erti kata yang sempit, ini merujuk kepada polimerase RNA yang bergantung kepada DNA yang bertindak berdasarkan templat asid deoksiribonukleik. Enzim adalah sangat penting untuk fungsi jangka panjang dan kejayaan organisma hidup. Polimerase RNA ditemui dalam semua sel dan kebanyakan virus.
Pembahagian mengikut ciri
Bergantung kepada komposisi subunit, polimerase RNA dibahagikan kepada dua kumpulan:
- Yang pertama berkaitan dengan transkripsi sebilangan kecil gen dalam genom ringkas. Untuk berfungsi dalam kes ini, tindakan pengawalseliaan yang kompleks tidak diperlukan. Oleh itu, ini termasuk semua enzim yang terdiri daripada hanya satu subunit. Contohnya ialah polimerase RNA bakteriofaj dan mitokondria.
- Kumpulan ini termasuk semua polimerase RNA eukariota dan bakteria, yang kompleks. Ia adalah kompleks protein berbilang subunit yang rumit yang boleh menyalin beribu-ribu gen yang berbeza. Semasa berfungsi, gen ini bertindak balas kepada sejumlah besar isyarat pengawalseliaan yang datang daripada faktor protein dan nukleotida.
Pembahagian struktur-fungsi seperti itu merupakan penyederhanaan yang sangat bersyarat dan kukuh bagi keadaan sebenar.
Apakah yang saya lakukan oleh RNA polymerase?
Mereka diberikan fungsi membentuk primertranskrip gen rRNA, iaitu, mereka adalah yang paling penting. Yang terakhir ini lebih dikenali di bawah sebutan 45S-RNA. Panjangnya adalah kira-kira 13 ribu nukleotida. 28S-RNA, 18S-RNA dan 5,8S-RNA terbentuk daripadanya. Disebabkan fakta bahawa hanya satu transkriptor digunakan untuk menciptanya, badan menerima "jaminan" bahawa molekul akan terbentuk dalam kuantiti yang sama. Pada masa yang sama, hanya 7 ribu nukleotida digunakan untuk mencipta RNA secara langsung. Selebihnya transkrip terdegradasi dalam nukleus. Mengenai sisa yang begitu besar, terdapat pendapat bahawa ia adalah perlu untuk peringkat awal pembentukan ribosom. Bilangan polimerase ini dalam sel makhluk yang lebih tinggi turun naik sekitar tanda 40 ribu unit.
Bagaimana ia disusun?
Jadi, kami telah pun mempertimbangkan polimerase RNA pertama (struktur prokariotik molekul). Pada masa yang sama, subunit besar, serta sebilangan besar polipeptida berat molekul tinggi yang lain, mempunyai domain fungsi dan struktur yang jelas. Semasa pengklonan gen dan penentuan struktur utamanya, saintis mengenal pasti bahagian rantai yang konservatif secara evolusi. Menggunakan ungkapan yang baik, para penyelidik juga menjalankan analisis mutasi, yang membolehkan kita bercakap tentang kepentingan fungsi domain individu. Untuk melakukan ini, menggunakan mutagenesis terarah tapak, asid amino individu ditukar dalam rantai polipeptida, dan subunit yang diubah suai tersebut digunakan dalam pemasangan enzim dengan analisis seterusnya sifat-sifat yang diperolehi dalam binaan ini. Telah diperhatikan bahawa disebabkan organisasinya, polimerase RNA pertama dihidupkankehadiran alpha-amatine (bahan yang sangat toksik yang berasal daripada grebe pucat) tidak bertindak balas sama sekali.
Operasi
Kedua-dua polimerase RNA pertama dan kedua boleh wujud dalam dua bentuk. Salah seorang daripada mereka boleh bertindak untuk memulakan transkripsi tertentu. Yang kedua ialah polimerase RNA bergantung kepada DNA. Hubungan ini ditunjukkan dalam magnitud aktiviti berfungsi. Topik ini masih dalam siasatan, tetapi sudah diketahui bahawa ia bergantung kepada dua faktor transkripsi, yang ditetapkan sebagai SL1 dan UBF. Keistimewaan yang terakhir ialah ia boleh mengikat secara langsung kepada promoter, manakala SL1 memerlukan kehadiran UBF. Walaupun secara eksperimen didapati bahawa polimerase RNA yang bergantung kepada DNA boleh mengambil bahagian dalam transkripsi pada tahap minimum dan tanpa kehadiran yang terakhir. Tetapi untuk fungsi normal mekanisme ini, UBF masih diperlukan. Kenapa sebenarnya? Setakat ini, tidak dapat dipastikan punca kelakuan ini. Salah satu penjelasan yang paling popular menunjukkan bahawa UBF bertindak sebagai sejenis perangsang transkripsi rDNA semasa ia tumbuh dan berkembang. Apabila fasa rehat berlaku, tahap fungsi minimum yang diperlukan dikekalkan. Dan baginya, penyertaan faktor transkripsi tidak kritikal. Inilah cara RNA polimerase berfungsi. Fungsi enzim ini membolehkan kita menyokong proses pembiakan "blok binaan" kecil badan kita, yang mana ia sentiasa dikemas kini selama beberapa dekad.
Kumpulan kedua enzim
Fungsinya dikawal oleh pemasangan kompleks pra-permulaan multiprotein penganjur kelas kedua. Selalunya ini dinyatakan dalam kerja dengan protein khas - pengaktif. Contohnya ialah TVR. Ini adalah faktor berkaitan yang merupakan sebahagian daripada TFIID. Mereka adalah sasaran untuk p53, NF kappa B dan sebagainya. Protein, yang dipanggil coactivators, juga memberikan pengaruhnya dalam proses pengawalseliaan. Contohnya ialah GCN5. Mengapakah protein ini diperlukan? Mereka bertindak sebagai penyesuai yang melaraskan interaksi pengaktif dan faktor yang disertakan dalam kompleks pra-permulaan. Agar transkripsi berlaku dengan betul, kehadiran faktor permulaan yang diperlukan adalah perlu. Walaupun terdapat enam daripadanya, hanya seorang yang boleh berinteraksi secara langsung dengan promoter. Untuk kes lain, kompleks polimerase RNA kedua yang telah dibentuk semula diperlukan. Selain itu, semasa proses ini, unsur proksimal berada berdekatan - hanya 50-200 pasang dari tapak di mana transkripsi bermula. Ia mengandungi petunjuk pengikatan protein pengaktif.
Ciri Istimewa
Adakah struktur subunit enzim asal yang berbeza menjejaskan peranan fungsinya dalam transkripsi? Tiada jawapan yang tepat untuk soalan ini, tetapi dipercayai bahawa ia berkemungkinan besar positif. Bagaimanakah RNA polimerase bergantung pada ini? Fungsi enzim struktur ringkas ialah transkripsi julat gen yang terhad (atau bahagian kecilnya). Contohnya ialah sintesis primer RNA serpihan Okazaki. Kekhususan promoter polimerase RNA bakteria dan fag ialah enzim mempunyai struktur mudah dan tidak berbeza dalam kepelbagaian. Ini dapat dilihat dalam proses replikasi DNA dalam bakteria. Walaupun seseorang juga boleh mempertimbangkan ini: apabila struktur kompleks genom T-phage genap dikaji, semasa pembangunan pelbagai transkripsi beralih antara kumpulan gen yang berbeza telah diperhatikan, ia telah mendedahkan bahawa polimerase RNA hos kompleks telah digunakan. untuk ini. Iaitu, enzim mudah tidak diinduksi dalam kes sedemikian. Beberapa akibat berikutan daripada ini:
- Polymerase RNA eukariotik dan bakteria seharusnya dapat mengenali promoter yang berbeza.
- Adalah perlu bahawa enzim mempunyai tindak balas tertentu terhadap protein pengawalseliaan yang berbeza.
- RNA polimerase juga seharusnya dapat mengubah kekhususan pengecaman jujukan nukleotida DNA templat. Untuk ini, pelbagai pengesan protein digunakan.
Dari sini mengikuti keperluan badan untuk elemen "binaan" tambahan. Protein kompleks transkripsi membantu polimerase RNA untuk melaksanakan fungsinya sepenuhnya. Ini terpakai, pada tahap yang paling besar, untuk enzim struktur kompleks, dalam kemungkinan pelaksanaan program yang luas untuk pelaksanaan maklumat genetik. Terima kasih kepada pelbagai tugas, kita dapat melihat sejenis hierarki dalam struktur polimerase RNA.
Bagaimanakah proses transkripsi berfungsi?
Adakah gen yang bertanggungjawab untuk berkomunikasi denganRNA polimerase? Pertama, mengenai transkripsi: dalam eukariota, proses berlaku dalam nukleus. Dalam prokariot, ia berlaku dalam mikroorganisma itu sendiri. Interaksi polimerase adalah berdasarkan prinsip struktur asas pasangan pelengkap bagi molekul individu. Berkenaan dengan isu interaksi, kita boleh mengatakan bahawa DNA bertindak secara eksklusif sebagai templat dan tidak berubah semasa transkripsi. Oleh kerana DNA adalah enzim penting, adalah mungkin untuk mengatakan dengan pasti bahawa gen tertentu bertanggungjawab untuk polimer ini, tetapi ia akan menjadi sangat panjang. Tidak boleh dilupakan bahawa DNA mengandungi 3.1 bilion sisa nukleotida. Oleh itu, adalah lebih sesuai untuk mengatakan bahawa setiap jenis RNA bertanggungjawab untuk DNAnya sendiri. Untuk tindak balas polimerase diteruskan, sumber tenaga dan substrat trifosfat ribonukleosida diperlukan. Dengan kehadirannya, ikatan 3', 5'-fosfodiester terbentuk antara ribonukleosida monofosfat. Molekul RNA mula disintesis dalam urutan DNA tertentu (promotor). Proses ini berakhir di bahagian penamatan (penamatan). Tapak yang terlibat di sini dipanggil transkripton. Dalam eukariota, sebagai peraturan, hanya terdapat satu gen di sini, manakala prokariot boleh mempunyai beberapa bahagian kod. Setiap transkrip mempunyai zon tidak bermaklumat. Ia mengandungi jujukan nukleotida khusus yang berinteraksi dengan faktor transkripsi pengawalseliaan yang dinyatakan sebelum ini.
polimerase RNA bakteria
Inimikroorganisma satu enzim bertanggungjawab untuk sintesis mRNA, rRNA dan tRNA. Molekul polimerase purata mempunyai kira-kira 5 subunit. Dua daripadanya bertindak sebagai unsur pengikat enzim. Subunit lain terlibat dalam permulaan sintesis. Terdapat juga komponen enzim untuk pengikatan tidak spesifik kepada DNA. Dan subunit terakhir terlibat dalam membawa polimerase RNA ke dalam bentuk kerja. Perlu diingatkan bahawa molekul enzim tidak "bebas" terapung dalam sitoplasma bakteria. Apabila tidak digunakan, polimerase RNA terikat pada kawasan DNA bukan khusus dan menunggu penganjur aktif dibuka. Sedikit menyimpang dari topik, harus dikatakan bahawa sangat mudah untuk mengkaji protein dan kesannya terhadap polimerase asid ribonukleik pada bakteria. Ia amat mudah untuk bereksperimen pada mereka untuk merangsang atau menyekat elemen individu. Oleh kerana kadar pendaraban yang tinggi, hasil yang diingini boleh diperolehi dengan cepat. Malangnya, penyelidikan manusia tidak dapat diteruskan pada kadar yang begitu pantas kerana kepelbagaian struktur kita.
Bagaimanakah RNA polimerase "berakar" dalam bentuk yang berbeza?
Artikel ini sampai pada kesimpulan logiknya. Tumpuan adalah pada eukariota. Tetapi terdapat juga archaea dan virus. Oleh itu, saya ingin memberi sedikit perhatian kepada bentuk kehidupan ini. Dalam kehidupan archaea, hanya terdapat satu kumpulan polimerase RNA. Tetapi sifatnya sangat serupa dengan tiga persatuan eukariota. Ramai saintis telah mencadangkan bahawa apa yang boleh kita perhatikan dalam archaea sebenarnyanenek moyang evolusi polimerase khusus. Struktur virus juga menarik. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, tidak semua mikroorganisma tersebut mempunyai polimerase sendiri. Dan di mana ia berada, ia adalah subunit tunggal. Enzim virus dianggap berasal daripada polimerase DNA dan bukannya binaan RNA kompleks. Walaupun, disebabkan kepelbagaian kumpulan mikroorganisma ini, terdapat pelbagai pelaksanaan mekanisme biologi yang dipertimbangkan.
Kesimpulan
Malangnya, pada masa ini manusia masih belum mempunyai semua maklumat yang diperlukan untuk memahami genom. Dan apa yang boleh dilakukan! Hampir semua penyakit pada dasarnya mempunyai asas genetik - ini terpakai terutamanya kepada virus yang sentiasa menyebabkan kita masalah, jangkitan, dan sebagainya. Penyakit yang paling kompleks dan tidak boleh diubati juga, sebenarnya, secara langsung atau tidak langsung bergantung kepada genom manusia. Apabila kita belajar memahami diri sendiri dan menggunakan pengetahuan ini untuk kelebihan kita, sejumlah besar masalah dan penyakit akan hilang begitu saja. Banyak penyakit yang sebelum ini dahsyat, seperti cacar dan wabak, telah menjadi satu perkara yang telah berlalu. Bersedia untuk pergi ke sana beguk, batuk kokol. Tetapi kita tidak seharusnya berehat, kerana kita masih menghadapi sejumlah besar cabaran berbeza yang perlu dijawab. Dan dia akan ditemui, kerana semuanya menuju ke arah ini.
