Cấu trúc RNA polymerase, chức năng, ở sinh vật nhân sơ, ở sinh vật nhân chuẩn và vi khuẩn cổ



các RNA polymerase là một phức hợp enzyme chịu trách nhiệm trung gian cho sự trùng hợp của một phân tử RNA, bắt đầu từ một chuỗi DNA được sử dụng làm khuôn mẫu. Quá trình này là bước đầu tiên của sự biểu hiện gen và được gọi là phiên mã. RNA polymerase liên kết với DNA ở một khu vực rất đặc biệt, được biết đến như một chất khởi động.

Enzyme này - và quá trình phiên mã nói chung - phức tạp ở sinh vật nhân chuẩn hơn ở sinh vật nhân sơ. Sinh vật nhân chuẩn sở hữu nhiều RNA polymerase chuyên về một số loại gen nhất định, trái ngược với prokaryote nơi tất cả các gen được phiên mã bởi một loại polymerase duy nhất.

Sự gia tăng độ phức tạp trong dòng sinh vật nhân chuẩn trong các yếu tố liên quan đến phiên mã có lẽ liên quan đến một hệ thống điều hòa gen phức tạp hơn, điển hình của các sinh vật đa bào.

Ở vi khuẩn cổ, phiên mã tương tự như quá trình xảy ra ở sinh vật nhân chuẩn, mặc dù chúng chỉ có một polymerase.

Các polymerase không hành động một mình. Để quá trình phiên mã bắt đầu đúng cách, sự có mặt của các phức hợp protein được gọi là các yếu tố phiên mã là cần thiết.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
  • 2 chức năng
  • 3 ở sinh vật nhân sơ
  • 4 ở sinh vật nhân chuẩn
    • 4.1 gen là gì?
    • 4.2 RNA polymerase II
    • 4.3 RNA polymerase I và III
    • 4.4 RNA polymerase ở bào quan
  • 5 ở Archaea
  • 6 Sự khác biệt với DNA polymerase
  • 7 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Các polymerase RNA đặc trưng nhất là polymerase của vi khuẩn. Điều này bao gồm nhiều chuỗi polypeptide. Enzym có một số tiểu đơn vị, được phân loại là α,, 'và. Nó đã được chứng minh rằng tiểu đơn vị cuối cùng này không tham gia trực tiếp vào xúc tác, nhưng có liên quan đến liên kết cụ thể với DNA.

Trên thực tế, nếu chúng ta loại bỏ tiểu đơn vị polymer polymerase vẫn có thể xúc tác cho phản ứng liên quan của nó, nhưng nó làm như vậy ở các vùng sai.

Tiểu đơn vị α có khối lượng 40.000 Dalton và có hai. Trong số các tiểu đơn vị β và 'chỉ có 1 và chúng có khối lượng lần lượt là 155.000 và 160.000 dalton.

Ba cấu trúc này nằm trong nhân của enzyme, trong khi tiểu đơn vị is ở xa hơn, và được gọi là yếu tố sigma. Enzyme hoàn chỉnh - hay holoenzyme - có tổng trọng lượng gần 480.000 Dalton.

Cấu trúc của RNA polymerase rất đa dạng và phụ thuộc vào nhóm nghiên cứu. Tuy nhiên, trong tất cả các sinh vật hữu cơ là một enzyme phức tạp, bao gồm một số đơn vị.

Chức năng

Chức năng của RNA polymerase là trùng hợp các nucleotide của chuỗi RNA, được xây dựng từ mẫu DNA.

Tất cả các thông tin cần thiết cho việc xây dựng và phát triển của một sinh vật được viết trong DNA của nó. Tuy nhiên, thông tin không dịch trực tiếp vào protein. Bước trung gian để phân tử RNA thông tin là cần thiết.

Sự chuyển đổi ngôn ngữ từ DNA sang RNA được trung gian bởi RNA polymerase và hiện tượng này được gọi là phiên mã. Quá trình này tương tự như sao chép DNA.

Ở sinh vật nhân sơ

Prokaryote là sinh vật đơn bào, không có nhân xác định. Trong tất cả các prokaryote, sinh vật được nghiên cứu nhiều nhất là Escherichia coli. Vi khuẩn này là cư dân bình thường của microbiota của chúng tôi và là mô hình lý tưởng cho các nhà di truyền học.

RNA polymerase lần đầu tiên được phân lập ở sinh vật này và hầu hết các nghiên cứu phiên mã đã được thực hiện trong E.coli. Trong một tế bào của vi khuẩn này, chúng ta có thể tìm thấy tới 7000 phân tử polymerase.

Không giống như sinh vật nhân chuẩn có ba loại RNA polymerase, ở prokaryote tất cả các gen được xử lý bởi một loại polymerase duy nhất.

Ở sinh vật nhân chuẩn

Một gen là gì?

Sinh vật nhân chuẩn là những sinh vật có nhân được giới hạn bởi một màng và có các bào quan khác nhau. Các tế bào nhân chuẩn được đặc trưng bởi ba loại RNA polymerase hạt nhân và mỗi loại chịu trách nhiệm phiên mã các gen cụ thể.

Một "gen" không phải là một thuật ngữ dễ xác định. Thông thường, chúng ta thường gọi bất kỳ chuỗi DNA nào là "gen" mà cuối cùng chuyển thành protein. Mặc dù tuyên bố trước đó là đúng, nhưng cũng có những gen có sản phẩm cuối cùng là RNA (chứ không phải protein) hoặc chúng là những gen liên quan đến sự điều hòa biểu hiện.

Có ba loại polymerase, được đặt tên là I, II và III. Chúng tôi sẽ mô tả các chức năng của nó dưới đây:

RNA polymerase II

Các gen mã hóa protein - và liên quan đến RNA thông tin - được phiên mã bởi RNA polymerase II. Do sự liên quan của nó trong tổng hợp protein, nó đã được các nhà nghiên cứu nghiên cứu nhiều nhất.

Yếu tố phiên mã

Các enzyme này không thể tự điều khiển quá trình phiên mã, chúng cần sự hiện diện của các protein được gọi là các yếu tố phiên mã. Chúng ta có thể phân biệt hai loại yếu tố phiên mã: chung và bổ sung.

Nhóm đầu tiên bao gồm các protein có liên quan đến phiên mã của mọi người các chất xúc tiến của polymerase II. Chúng tạo thành các máy móc cơ bản của phiên mã.

Trong các hệ thống trong ống nghiệm, Năm yếu tố chung không thể thiếu cho sự bắt đầu phiên mã bởi RNA polymerase II đã được đặc trưng. Các nhà quảng bá này có một chuỗi đồng thuận gọi là "hộp TATA".

Bước đầu tiên của phiên mã liên quan đến sự ràng buộc của một yếu tố gọi là TFIID với hộp TATA. Protein này là một phức hợp với nhiều tiểu đơn vị - trong số đó, một loại cụ thể cho hộp. Nó cũng bao gồm một tá peptide được gọi là TAFs (từ tiếng Anh Các yếu tố liên quan đến TBP).

Một yếu tố thứ ba liên quan là TFIIF. Sau khi polymerase II được tuyển dụng, các yếu tố TFIIE và TFIIH là cần thiết để bắt đầu phiên mã.

RNA polymerase I và III

RNA ribosome là yếu tố cấu trúc của ribosome. Ngoài RNA ribosome, ribosome được tạo thành từ protein và chịu trách nhiệm dịch một phân tử RNA thông tin thành protein.

RNA chuyển cũng tham gia vào quá trình dịch mã này, dẫn đến axit amin sẽ được kết hợp trong chuỗi polypeptide đang hình thành.

Các RNA này (ribosome và chuyển) được phiên mã bởi RNA polymerase I và III. RNA polymerase I đặc hiệu cho phiên mã các RNA ribosome lớn hơn, được gọi là 28S, 28S và 5,8S. S đề cập đến hệ số bồi lắng, nghĩa là tốc độ lắng trong quá trình ly tâm.

RNA polymerase III chịu trách nhiệm phiên mã các gen mã hóa cho các RNA ribosome nhỏ hơn (5S).

Ngoài ra, một loạt các RNA nhỏ (hãy nhớ rằng có nhiều loại RNA, không chỉ RNA thông tin, ribosome và RNA chuyển giao được biết đến nhiều nhất) là RNA hạt nhân nhỏ, được phiên mã bởi RNA polymerase III.

Yếu tố phiên mã

RNA polymerase I, dành riêng cho phiên mã các gen ribosome, đòi hỏi một số yếu tố phiên mã cho hoạt động của nó. Các gen mã hóa RNA ribosome có một bộ khởi động cục bộ khoảng 150 cặp cơ sở "ngược dòng" của vị trí bắt đầu phiên mã.

Quảng cáo được công nhận bởi hai yếu tố phiên mã: UBF và SL1. Chúng tham gia hợp tác để thúc đẩy và tuyển dụng polymerase I, tạo thành phức hợp khởi đầu.

Những yếu tố này được hình thành bởi nhiều tiểu đơn vị protein. Tương tự, TBP dường như là một yếu tố phiên mã được chia sẻ cho ba polymerase ở sinh vật nhân chuẩn.

Đối với RNA polymerase III, yếu tố phiên mã TFIIIA, TFIIIB và TFIIIC đã được xác định. Chúng được liên kết tuần tự với phức hợp phiên mã.

RNA polymerase ở bào quan

Các khoang dưới tế bào được gọi là bào quan là một trong những đặc điểm phân biệt của sinh vật nhân chuẩn. Ty thể và lục lạp có RNA polymerase riêng biệt giống với enzyme này ở vi khuẩn. Các polymerase này đang hoạt động và chúng phiên mã DNA được tìm thấy trong các bào quan này.

Theo lý thuyết endosymbiotic, sinh vật nhân chuẩn xuất phát từ một sự kiện cộng sinh, trong đó một vi khuẩn đã nuốt một con nhỏ hơn. Thực tế tiến hóa có liên quan này giải thích sự tương đồng giữa các polymerase của ty thể với polymerase của vi khuẩn.

Trong khảo cổ

Giống như ở vi khuẩn, trong vi khuẩn cổ chỉ có một loại polymerase chịu trách nhiệm phiên mã tất cả các gen của sinh vật đơn bào.

Tuy nhiên, RNA polymerase trong archaea rất giống với cấu trúc của polymerase ở sinh vật nhân chuẩn. Họ trình bày một hộp TATA và các yếu tố phiên mã, TBP và TFIIB, đặc biệt.

Nhìn chung, quá trình phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn khá giống với quá trình tìm thấy ở vi khuẩn cổ..

Sự khác biệt với DNA polymerase

Sự sao chép DNA được phối hợp bởi một phức hợp enzyme gọi là DNA polymerase. Mặc dù enzyme này thường được so sánh với RNA polymerase - cả hai đều xúc tác cho quá trình trùng hợp chuỗi nucleotide theo hướng 5 'đến 3' - có một số khác biệt về một số khía cạnh.

DNA polymerase cần một đoạn nucleotide ngắn để có thể bắt đầu quá trình sao chép phân tử, được gọi là mồi hoặc mồi. RNA polymerase có thể bắt đầu tổng hợp de novo, và không cần đầu tiên cho hoạt động của nó.

DNA polymerase có thể liên kết với một số vị trí dọc theo nhiễm sắc thể, trong khi polymerase chỉ liên kết với các yếu tố thúc đẩy gen.

Về cơ chế của hiệu đính Trong số các enzyme, những enzyme của DNA polymerase được biết đến nhiều hơn, có thể sửa các nucleotide sai đã bị trùng hợp do nhầm lẫn.

Tài liệu tham khảo

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Tế bào: một cách tiếp cận phân tử (Tập 2). Washington, DC: Báo chí ASM.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Sinh học tế bào phân tử. Máy xay sinh tố.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Sinh học phân tử của tế bào. Tái bản lần thứ 4 New York: Khoa học vòng hoa
  4. Xỏ, B. A. (2009). Di truyền học: Một cách tiếp cận khái niệm. Ed. Panamericana Y tế.
  5. Luân Đôn, B. (1975). Biểu hiện gen. Sách UMI theo yêu cầu.