Kaj je RNA polimeraza? Kakšna je funkcija RNA polimeraze?

Kdor koli, ki proučuje molekularno biologijo, biokemijo, genetsko inženirstvo in številne druge s tem povezane znanosti, prej ali slej postavlja vprašanje: kakšna je funkcija RNA polimeraze? To je precej zapletena tema, ki še ni bila v celoti raziskana, vendar pa kljub temu, kar je znano, bo v članku zajeto.

Splošne informacije

Treba je zapomniti, da obstaja polimeraza RNK evkariontov in prokariontov. Prvi je razdeljen na tri vrste, od katerih je vsak odgovoren za izvedbo transkripcije ločene skupine genov. Ti encimi so oštevilčeni zaradi enostavnosti kot prva, druga in tretja polimeraza RNK. Procaryotes, struktura ki je dunukleariziran, deluje med poenostavljenim sistemom med transkripcijo. Zato je treba zaradi jasnosti obravnavati čim več informacij, ki bodo obravnavane v evkariontih. RNA polimeraze so strukturno podobne. Menijo, da vsebujejo najmanj 10 polipeptidnih verig. V tem primeru RNA polimeraza 1 sintetizira (prepisuje) gene, ki jih bodo v prihodnosti prevedli v različne proteine. Druga se ukvarja s prepisovanjem genov, ki so nato prevedeni v beljakovine. RNA polimerazo 3 predstavlja niz stabilnih encimov z nizko molekulsko maso, ki so zmerno občutljivi na alfa-amatin. Ampak nismo se odločili, kaj je RNA polimeraza! Tako imenovani encimi, ki sodelujejo pri sintezi molekul ribonukleinske kisline. V ozkem smislu to pomeni DNK odvisne RNA polimeraze, ki delujejo na osnovi matriksa deoksiribonukleinske kisline. Encimi so najpomembnejši za dolgo in uspešno delovanje živih organizmov. RNA polimerazo lahko najdemo v vseh celicah in večini virusov.

Razdelitev po značilnostih

Glede na sestavo podenote so RNA polimeraze razdeljene v dve skupini:

1. Prvi se ukvarja s transkripcijo majhnega števila genov v preprostih genomih. Če želite delovati v tem primeru, zahtevni regulativni vplivi niso potrebni. Zato so tu vključeni vsi encimi, ki so sestavljeni iz samo ene podenote. Kot primer lahko uporabimo RNA polimeraze bakteriofagov in mitohondrije.
2. Ta skupina vključuje vse RNA polimeraze evkariontov in bakterij, ki so kompleksno urejene. So zapleteni multi-podenotni proteinski kompleksi, ki lahko prepisujejo na tisoče različnih genov. Med delovanjem ti geni reagirajo na veliko število regulativnih signalov, ki prihajajo iz proteinskih dejavnikov in nukleotidov.

Ta strukturno-funkcionalna delitev je zelo pogojna in močna poenostavitev dejanskega stanja.

Kaj naredi RNA polimeraza?

Zadaj je določen funkcija izobraževanja primarni prepisi rRNA genov, to je, da so najpomembnejši. Slednje so bolj pogosto znane kot 45S-RNA. Njihova dolžina je okoli 13 tisoč nukleotidov. 28S-RNA, 18S-RNA in 5,8S-RNA. Ker je za njihovo ustvarjanje uporabljen le en transkript, organizem prejme "zagotovilo", da bodo molekule oblikovane v enakih količinah. Hkrati se ustvari le 7.000 nukleotidov, da neposredno tvori RNA. Preostali del prepisa se razgradi v jedru. Glede tako velikega ostanka se domneva, da je potrebno za zgodnje faze nastanka ribosomov. Število teh polimeraz v celicah višjih bitij niha okoli oznake 40 tisoč enot.

Kako je organizirano?

Torej, že dobro si ogledamo prvo RNK polimerazo (struktura prokariontskih molekul). V tem primeru so velike podenote, kot tudi veliko število drugih visoko molekularnih polipeptidov, jasno razločljive funkcionalne in strukturne domene. Med kloniranjem genov in določitvijo njihove primarne strukture so znanstveniki odkrili evolucijsko konzervativne dele verig. Z uporabo dobrega izraza so raziskovalci izvedli mutacijsko analizo, ki nam omogoča, da govorimo o funkcionalnem pomenu posameznih domen. V ta namen s pomočjo položajno usmerjeno mutagenezo spremeniti posamezne polipeptidne verige, in takih podenot modificirane aminokisline, ki se uporablja pri montaži encimov s kasnejšo analizo lastnosti, ki so izdelani v podatkovnih struktur. Ugotovljeno je bilo, da zaradi ureditvi prvega RNA polimerazo v prisotnosti alfa-amatina (zelo toksična snov, ki je pridobljen iz bledo Pečurka) ne reagira.

Delovanje

Prva in druga polimeraza RNA lahko obstajata v dveh oblikah. Eden od njih lahko ukrepa, da začne določen prepis. Druga je odvisna od DNK RNA polimeraza. To je razmerje se kaže v obsegu dejavnosti delovanja. Tema še vedno preiskuje, vendar je že znano, da je to odvisno od dveh transkripcijskih faktorjev, ki sta označeni kot SL1 in UBF. Posebnost slednjega je, da se lahko neposredno veže na promotorja, SL1 pa zahteva prisotnost UBF-ja. Čeprav je bilo eksperimentalno ugotovljeno, da DNA-odvisna RNA-polimeraza lahko sodeluje v transkripciji na minimalni ravni in brez prisotnosti slednje. Toda za normalno delovanje tega mehanizma je še vedno potreben UBF. Zakaj tako? Zaenkrat ni mogoče ugotoviti razloga za to vedenje. Ena izmed najbolj priljubljenih razlag kaže, da UBF deluje kot neke vrste stimulant za transkripcijo rDNK, ko raste in razvija. Ko prihaja faza ostanka, se ohranja najmanjša potrebna raven delovanja. In za njega vpletenost transkripcijskih faktorjev ni kritična. Tako deluje polimeraza RNA. Funkcije tega encima nam omogočajo, da podpiramo proces razmnoževanja majhnih "gradnikov" našega telesa, zaradi česar ga že desetletja nenehno obnavljamo.

Druga skupina encimov

Njihovo delovanje ureja s sestavljanjem multi-proteinskega predinicijatorskega kompleksa drugega razreda promotorjev. Najpogosteje se to izraža v delu s posebnimi proteini - aktivatorji. Primer je TBP. To so povezani dejavniki, ki tvorijo TFIID. So cilj za p53, NF kappa B in tako naprej. Njihov vpliv v procesu regulacije izvajajo proteini, imenovani koaktivatorji. Kot primer lahko navedete GCN5. Zakaj potrebujemo te beljakovine? Delujejo kot adapterji, ki prilagajajo interakcijo aktivatorjev in dejavnikov, ki vstopajo v prediniciacijski kompleks. Za pravilno transkripcijo je potrebno imeti potrebne iniciatorske faktorje. Kljub dejstvu, da jih je šest, le eden lahko neposredno sodeluje s predlagateljem. V drugih primerih je potreben predhodni kompleks druge polimeraze RNA. In med temi procesi so proksimalni elementi blizu - le v 50-200 parov od mesta, kjer se je začel transkripcija. Vsebujejo indikacijo vezave beljakovinskih aktivatorjev.

Posebne značilnosti

Ali podenotna struktura encimov drugačnega porekla vpliva na njihovo funkcionalno vlogo pri transkripciji? Na to vprašanje ni natančnega odgovora, vendar se domneva, da je to najverjetneje pozitivno. Kako je RNA polimeraza odvisna od tega? Funkcije encimov preprosta struktura je transkripcija omejenega obsega genov (ali celo njihovih majhnih delov). Kot primer lahko navedemo sintezo primarnih RNA fragmentov Okaucas. Specifičnost promotorja bakterij in fagov RNK v polimerazah je, da imajo encimi preprosto strukturo in se ne razlikujejo po sorti. To je razvidno iz primera procesa Podvajanje DNA v bakterijah. Čeprav lahko da je to: zapleteno konstrukcijo, ko jih raziskali genoma Niti faga, med razvojem, je bilo ugotovljeno, da ponovi preklop med različnimi prepisovanje genov skupin, je bilo ugotovljeno, da je kompleks uporabljena za ta gostitelja RNA polimerazo. To pomeni, da v takšnih primerih ni povzročil preprostega encima. To vodi do številnih posledic:

1. RNA polimeraza evkariontov in bakterij bi morala biti sposobna prepoznati različne promotorje.
2. Enzimi morajo imeti določeno reakcijo na različne regulatorne proteine.
3. RNA polimeraza mora prav tako biti sposobna spremeniti specifičnost prepoznavanja zaporedja nukleotidov vzorčne DNA. Za to so uporabljeni različni proteinski efektorji.

Zato je potreba organizma za dodatne "gradbene" elemente. Proteini transkripcijskega kompleksa pomagajo polimerazi RNA popolnoma delujejo. To velja predvsem za encime kompleksne strukture, v zmožnosti katerih se izvaja obsežen program za uresničevanje genetskih informacij. Zaradi različnih nalog lahko opazimo nenavadno hierarhijo strukture polimeraz RNK.

Kako se pojavi proces transkripcije?

Ali obstaja gen za povezavo z RNA polimerazo? Najprej o transkripciji: v evkariontih proces poteka v jedru. V prokariontih teče znotraj same mikroorganizme. Interakcija polimeraze temelji na osnovnem strukturnem principu komplementarne seznanjanja posameznih molekul. V zvezi z vprašanji interakcije lahko rečemo, da DNA deluje izključno kot matrika in se med transkripcijo ne spreminja. Ker je DNA integralni encim, je gotovo, da je določen gen odgovoren za ta polimer, vendar bo zelo dolg. Ne smemo pozabiti, da DNK vsebuje 3,1 milijarde ostankov nukleotidov. Zato je bolj primerno reči, da ima vsaka vrsta RNK svojo DNK. Za potek reakcije polimeraze so potrebni viri energije in substrati ribonukleotid-trifosfata. Če so prisotne, se tvorijo 3 `, 5`-fosfodiesterne povezave med ribonukleozidnimi monofosfati. Molekula RNK se začne sintetizirati v nekaterih zaporedjih DNA (promotorjih). Ta postopek se konča z zaključnim odsekom (zaključki). Stran, ki je tukaj vključena, se imenuje transkripton. Pri evkariontih je navadno le en gen, medtem ko imajo prokarionti lahko več delov kode. Vsak prepis ima neinformativno območje. Vsebujejo specifične nukleotidne sekvence, ki se medsebojno delujejo z že omenjenimi regulatornimi transkripcijskimi faktorji

Bakterijske RNA polimeraze

V teh mikroorganizmih je en encim odgovoren za sintezo mRNA, rRNA in tRNA. Povprečna molekula polimeraze ima približno 5 podenot. Dva izmed njih delujejo kot vezavni elementi encima. Druga podenota je vključena v začetek sinteze. Obstaja tudi encimska komponenta za nespecifično vezavo DNK. In zadnja podenota se ukvarja s prenašanjem polimeraze RNA v delovno obliko. Treba je opozoriti, da encimske molekule niso v "prostem" kopanju v citoplazmi bakterije. Ko se RNA polimeraze ne uporabljajo, so vezane na nespecifične regije DNA in čakajo na odkritje aktivnega promotorja. Malo odvračanje od teme, je treba reči, da je zelo primerno pri bakterijah študirati proteine ​​in njihov učinek na polimeraze ribonukleinske kisline. Zlasti je priročno, da eksperimentirajo na stimulaciji ali zaviranju posameznih elementov. Zaradi visoke hitrosti razmnoževanja se želeni rezultat lahko doseže sorazmerno hitro. Žal ne moremo opraviti človeških raziskav tako hitro, zahvaljujoč naši strukturni raznolikosti.

Kako je bila RNA polimeraza "korenina" v različnih oblikah?

Tako se članek približuje logičnemu zaključku. Glavna pozornost je bila namenjena evkariontom. Ampak obstajajo arheja in virusi. Zato bi rad namenil malo pozornosti tem oblikam življenja. V življenju arheanov obstaja le ena skupina polimeraz RNK. Toda v svojih lastnostih je zelo podobna trem združenjem evkariontov. Mnogi znanstveniki špekulirajo, da je to, kar lahko opazimo v arheanovih, dejansko evolucijski prednik specializiranih polimeraz. Zanimiva je tudi struktura virusov. Kot smo že poročali, vsi ti mikroorganizmi nimajo svoje polimeraze. In kje je, je ena podenota. Verjamemo, da virusni encimi izvirajo iz DNA polimeraz, ne pa iz kompleksnih RNA konstruktov. Čeprav zaradi raznolikosti te skupine mikroorganizmov pride do drugačne realizacije obravnavanega biološkega mehanizma.

Zaključek

Žal zdaj človeštvo še nima vseh potrebnih informacij za razumevanje genomov. In to bi lahko naredil samo eden! Skoraj vse bolezni v njihovi osnovi imajo genetsko osnovo - to velja predvsem za viruse, ki nas nenehno prinašajo težave, okužbe in tako naprej. Najbolj zapletene in neozdravljive bolezni - tudi ti so dejansko neposredno ali posredno odvisni od človeškega genoma. Ko se bomo naučili, da se bomo razumeli in uporabili to znanje za dobro, bo veliko težav in bolezni preprosto prenehalo obstajati. Že mnogo pretresljivih bolezni, kot so črne koze, kuga, so postale stvar preteklosti. Pripravite se, da gredo tam mumps, veliki kašelj. Ampak ne smete se sprostiti, ker pred nami imamo veliko različnih izzivov, na katere moramo najti odgovor. In najde ga, kajti vse gre v to.