Struktur RNA polimerase, fungsi, dalam prokariota, dalam eukariota, dan pada archaea



itu RNA polimerase adalah kompleks enzimatik yang bertanggung jawab untuk memediasi polimerisasi molekul RNA, dimulai dari urutan DNA yang digunakan sebagai templat. Proses ini adalah langkah pertama ekspresi gen, dan disebut transkripsi. RNA polimerase berikatan dengan DNA di wilayah yang sangat khusus, yang dikenal sebagai promotor.

Enzim ini - dan proses transkripsi secara umum - lebih kompleks pada eukariota daripada prokariota. Eukariota memiliki banyak RNA polimerase yang berspesialisasi dalam jenis gen tertentu, berbeda dengan prokariota di mana semua gen ditranskripsi oleh satu kelas polimerase.

Peningkatan kompleksitas dalam garis keturunan eukariota dalam unsur-unsur yang terkait dengan transkripsi mungkin terkait dengan sistem regulasi gen yang lebih canggih, tipikal organisme multiseluler..

Dalam archaea, transkripsi mirip dengan proses yang terjadi pada eukariota, walaupun mereka hanya memiliki satu polimerase.

Polimerase tidak bertindak sendiri. Agar proses transkripsi dimulai dengan benar, keberadaan kompleks protein yang disebut faktor transkripsi diperlukan.

Indeks

  • 1 Struktur
  • 2 fungsi
  • 3 Dalam prokariota
  • 4 Dalam eukariota
    • 4.1 Apa itu gen?
    • 4.2 RNA polimerase II
    • 4.3 RNA polimerase I dan III
    • 4.4 RNA polimerase dalam organel
  • 5 Di archaea
  • 6 Perbedaan dengan DNA polimerase
  • 7 Referensi

Struktur

RNA polimerase berkarakteristik terbaik adalah polimerase bakteri. Ini terdiri dari beberapa rantai polipeptida. Enzim ini memiliki beberapa subunit, yang terdaftar sebagai α, β, β 'dan σ. Telah ditunjukkan bahwa subunit terakhir ini tidak berpartisipasi langsung dalam katalisis, tetapi terlibat dalam pengikatan spesifik terhadap DNA.

Bahkan, jika kita menghilangkan subunit σ polimerase masih dapat mengkatalisasi reaksi yang terkait, tetapi ia melakukannya di daerah yang salah.

Subunit α memiliki massa 40.000 Dalton dan ada dua. Dari subunit β dan β 'hanya ada 1, dan mereka memiliki massa 155.000 dan 160.000 dalton, masing-masing.

Ketiga struktur ini terletak di nukleus enzim, sedangkan subunit σ lebih jauh, dan disebut faktor sigma. Enzim lengkap - atau holoenzyme - memiliki berat total mendekati 480.000 Dalton.

Struktur RNA polimerase sangat bervariasi, dan tergantung pada kelompok yang diteliti. Namun, dalam semua makhluk organik adalah enzim yang kompleks, terdiri dari beberapa unit.

Fungsi

Fungsi RNA polimerase adalah polimerisasi nukleotida rantai RNA, yang dibangun dari cetakan DNA.

Semua informasi yang diperlukan untuk pembangunan dan pengembangan suatu organisme ditulis dalam DNA-nya. Namun, informasi tersebut tidak diterjemahkan langsung ke protein. Langkah menengah ke molekul RNA kurir diperlukan.

Transformasi bahasa dari DNA ke RNA dimediasi oleh RNA polimerase dan fenomena ini disebut transkripsi. Proses ini mirip dengan replikasi DNA.

Dalam prokariota

Prokariota adalah organisme uniseluler, tanpa nukleus yang jelas. Dari semua prokariota, organisme yang paling banyak dipelajari adalah Escherichia coli. Bakteri ini adalah penghuni normal mikrobiota kami dan telah menjadi model ideal bagi para ahli genetika.

RNA polimerase pertama kali diisolasi dalam organisme ini, dan sebagian besar studi transkripsi telah dilakukan di E. coli. Dalam satu sel bakteri ini kita dapat menemukan hingga 7000 molekul polimerase.

Tidak seperti eukariota yang memiliki tiga jenis RNA polimerase, pada prokariota semua gen diproses oleh satu jenis polimerase.

Dalam eukariota

Apa itu gen?

Eukariota adalah organisme yang memiliki nukleus yang dibatasi oleh membran dan memiliki organel yang berbeda. Sel-sel eukariotik ditandai oleh tiga jenis polimerase RNA nuklir, dan masing-masing jenis bertanggung jawab untuk transkripsi gen tertentu..

"Gen" bukanlah istilah yang mudah untuk didefinisikan. Biasanya, kita biasa menyebut urutan DNA "gen" apa pun yang akhirnya diterjemahkan menjadi protein. Meskipun pernyataan sebelumnya benar, ada juga gen yang produk akhirnya adalah RNA (dan bukan protein), atau mereka adalah gen yang terlibat dalam regulasi ekspresi.

Ada tiga jenis polimerase, dinamakan sebagai I, II dan III. Kami akan menjelaskan fungsinya di bawah ini:

RNA polimerase II

Gen yang mengkode protein - dan melibatkan kurir RNA - ditranskripsi oleh RNA polimerase II. Karena relevansinya dalam sintesis protein, telah menjadi polimerase yang paling banyak dipelajari oleh para peneliti.

Faktor transkripsi

Enzim ini tidak dapat mengarahkan proses transkripsi sendiri, mereka membutuhkan kehadiran protein yang disebut faktor transkripsi. Kita dapat membedakan dua jenis faktor transkripsi: umum dan tambahan.

Kelompok pertama termasuk protein yang terlibat dalam transkripsi semuanya promotor polimerase II. Ini merupakan mesin dasar transkripsi.

Dalam sistem in vitro, Lima faktor umum yang sangat diperlukan untuk inisiasi transkripsi oleh RNA polimerase II telah dikarakterisasi. Promotor ini memiliki urutan konsensus yang disebut "kotak TATA".

Langkah pertama transkripsi melibatkan pengikatan faktor yang disebut TFIID ke kotak TATA. Protein ini adalah kompleks dengan beberapa subunit - di antaranya, satu subunit khusus. Ini juga terdiri dari selusin peptida yang disebut TAF (dari bahasa Inggris) Faktor terkait TBP).

Faktor ketiga yang terlibat adalah TFIIF. Setelah polimerase II direkrut, faktor TFIIE dan TFIIH diperlukan untuk memulai transkripsi.

RNA polimerase I dan III

RNA ribosom adalah elemen struktural ribosom. Selain RNA ribosom, ribosom terdiri dari protein dan bertanggung jawab untuk menerjemahkan molekul RNA menjadi protein.

Transfer RNA juga berpartisipasi dalam proses penerjemahan ini, yang mengarah ke asam amino yang akan dimasukkan dalam rantai polipeptida dalam formasi.

RNA ini (ribosom dan transfer) ditranskripsi oleh RNA polimerase I dan III. RNA polimerase I khusus untuk transkripsi RNA ribosom yang lebih besar, yang dikenal sebagai 28S, 28S dan 5.8S. S mengacu pada koefisien sedimentasi, yaitu laju sedimentasi selama proses sentrifugasi.

RNA polimerase III bertanggung jawab untuk transkripsi gen yang mengkode RNA ribosom yang lebih kecil (5S).

Selain itu, serangkaian RNA kecil (ingat bahwa ada beberapa jenis RNA, tidak hanya messenger yang paling dikenal, ribosom dan RNA transfer) sebagai RNA nuklir kecil, ditranskripsi oleh RNA polimerase III.

Faktor transkripsi

RNA polimerase I, disediakan khusus untuk transkripsi gen ribosom, memerlukan beberapa faktor transkripsi untuk aktivitasnya. Gen yang mengkode RNA ribosom memiliki promotor lokal sekitar 150 pasangan basa "hulu" dari situs awal transkripsi.

Promotor diakui oleh dua faktor transkripsi: UBF dan SL1. Ini bergabung secara kooperatif dengan promotor dan merekrut polimerase I, membentuk kompleks inisiasi.

Faktor-faktor ini dibentuk oleh beberapa subunit protein. Demikian pula, TBP tampaknya menjadi faktor transkripsi bersama untuk tiga polimerase dalam eukariota.

Untuk RNA polimerase III, faktor transkripsi TFIIIA, TFIIIB dan TFIIIC telah diidentifikasi. Ini terkait secara berurutan dengan kompleks transkripsi.

RNA polimerase dalam organel

Kompartemen subseluler yang disebut organel adalah salah satu ciri pembeda eukariota. Mitokondria dan kloroplas memiliki RNA polimerase terpisah yang menyerupai enzim ini pada bakteri. Polimerase ini aktif, dan mereka menyalin DNA yang ditemukan dalam organel ini.

Menurut teori endosimbiotik, eukariota berasal dari peristiwa simbiosis, di mana satu bakteri menelan yang lebih kecil. Fakta evolusi yang relevan ini menjelaskan kesamaan antara polimerase mitokondria dengan polimerase bakteri.

Di archaea

Seperti pada bakteri, di archaea hanya ada satu jenis polimerase yang bertanggung jawab untuk transkripsi semua gen organisme uniseluler.

Namun, RNA polimerase dalam archaea sangat mirip dengan struktur polimerase pada eukariota. Mereka menyajikan kotak TATA dan faktor transkripsi, TBP dan TFIIB, secara khusus.

Secara umum, proses transkripsi dalam eukariota sangat mirip dengan yang ditemukan di archaea..

Beda dengan DNA polimerase

Replikasi DNA diatur oleh kompleks enzimatik yang disebut DNA polimerase. Meskipun enzim ini biasanya dibandingkan dengan RNA polimerase - keduanya mengkatalisasi polimerisasi rantai nukleotida dalam arah 5 'ke 3' - ada perbedaan dalam beberapa aspek.

DNA polimerase membutuhkan fragmen pendek nukleotida untuk dapat memulai replikasi molekul, yang disebut primer atau primer. RNA polimerase dapat memulai sintesis de novo, dan tidak perlu yang pertama untuk aktivitasnya.

DNA polimerase mampu mengikat ke beberapa situs di sepanjang kromosom, sementara polimerase hanya berikatan dengan promotor gen.

Tentang mekanisme proofreading enzim, yang dari DNA polimerase jauh lebih dikenal, mampu memperbaiki nukleotida yang salah yang telah dipolimerisasi oleh kesalahan.

Referensi

  1. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Sel: pendekatan molekuler (Vol. 2). Washington, DC: Pers ASM.
  2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler. Macmillan.
  3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, dkk. (2002). Biologi Molekuler Sel. Edisi ke-4. New York: Ilmu Garland
  4. Pierce, B. A. (2009). Genetika: Suatu pendekatan konseptual. Ed. Panamericana Medical.
  5. Lewin, B. (1975). Ekspresi gen. Buku UMI Sesuai Permintaan.