RNS-polimeráz

Az RNS polimeráz egy enzim komplex, amely felelős a ribonukleinsav vagy RNS szintéziséért egy DNS mátrixából . Ezt a biológiai folyamatot, amely minden sejtben jelen van, transzkripciónak nevezzük . Az eukariótákban lényegében három RNS-polimeráz van - az RNS-polimeráz I , az RNS-polimeráz II és az RNS-polimeráz III, míg a prokariótákban csak egy RNS-polimeráz van.

Az RNS-polimeráz szerepe

Biztosítja, vagy inkább katalizálja a négyféle RNS szintézisét  : a riboszomális RNS , a messenger RNS , a transzfer RNS és a kis RNS-ek: mikroRNS , siRNS , snRNS a spliceoszóma ( snRNS U1 , U2snRNS , U4snRNS , U5snRNA , U6snRNS ) , boltozat RNS stb.

Az RNS-polimeráz átírja az RNS első szálát, amelyet  templátként használt DNS-duplex két szálának egyikéből „ elsődleges transzkriptumnak ” neveznek  . Ehhez egy adott szekvenciához kötődik, amelyet transzkripciós promoternek hívnak .

Szervező

Különbségek vannak a promóterek szekvenciáiban, mind a gének szerint, az érintett RNS-polimeráz szerint , mind az egyes fajok között. A hírvivő RNS-ek szintéziséhez a promóter általában két konzervált régiót vagy „dobozt” tartalmaz: egy boxot, amely közvetlenül a transzkripció kezdő helyétől helyezkedik el, amelyet Pribnow boxnak nevezünk a baktériumokban, és TATA boxnak az eukariótákban. A prokariótákban 10, míg az eukariótákban 25 nukleotid van felfelé a géntől felfelé. A TATA-dobozt néha helyettesítheti a GC-doboz (GGGCGG), amely a géntől 50-60 nukleotid felett helyezkedik el. Van egy második régió is, amely az áramlási irány felett helyezkedik el: a CAAT-box a géntől 70-80 nukleotidot helyezkedik el az eukariótákban, a "-35" doboz pedig a baktériumokban. Ez a második doboz segít szabályozni a gén transzkripciójának intenzitását és ezért a szintetizált RNS mennyiségét.

Amikor a TATA (vagy GC) dobozhoz kapcsolódik, az RNS-polimeráz II különböző fehérjékkel asszociálódik, úgynevezett transzkripciós faktoroknak (rövidítve TF-nek a transzkripciós faktornak ), hogy egy iniciációs részecskét képezzenek. Vannak általános transzkripciós faktorok és bizonyos gének specifikus transzkripciós faktorok.

Az eukarióta RNS I és III polimerázok az RNS polimeráz II-től eltérő természetű promotereket ismernek fel.

A DNS és az RNS polimeráz közötti kötés a promóter szintjén lehetővé teszi egyrészt a kettős spirál kinyitását körülbelül tizenöt bázispáron, és ezért elérhetővé teszi a két DNS-szál egyikét annak lehetővé tételére, hogy a. mátrix. Ez katalizálja az első néhány ribonukleotid-trifoszfát inszercióját az RNS-szál szintézisének megkezdéséhez. Ezután az RNS polimeráz megkezdi a progressziót a templát DNS-en, elhagyva a promótert. Az RNS polimerizációja ezután nagyon folyamatossá válik .

Az archeában

Az archeák egyetlen RNS-polimerázt használnak génjeik mint baktériumok átírására, bár enzimjük erős szerkezeti konzervációt mutat az eukarióta RNS-polimeráz II-vel.

Az archaea RNS polimeráz felfedezésének története meglehetősen új keletű. Az első elemzést az archeákban 1971-ben végezték el, amikor az extrém halofil Halobacterium cutirubrum- ból származó RNS-polimerázt izolálták és megtisztították. A Sulfolobus solfataricusból és a Sulfolobus shibatae- ból származó RNS-polimeráz legújabb radiokristályos szerkezete feltárja ennek az enzimnek a teljes képét, és lehetővé tette 13 alegység azonosítását az Archean-enzimben.

Az élet három területén található RNS-polimerázok közös architektúrával és molekuláris mechanizmusokkal rendelkeznek, ami ősök evolúciós kapcsolatára utal. Továbbá, a különbség Archean RNS polimeráz és az egyéb prokarióták összhangban vannak a munkáját molekuláris filogenezise a Carl Woese .

Baktériumokban

A baktériumokban csak egy RNS-polimeráz, egy körülbelül 500 kDa molekulatömegű polimer található, amelyet az 1960-as években fedeztek fel az Escherichia coli baktériumban , összetétele a következő:

• Az RNS-polimeráz enzim szíve = α 2 ββ'ω
• Holo-enzim = α 2 ββ'ωσ

A két α alegység távol tartja egymástól a nem átírt szálat. Ez képezi az alapját, amelyre a molekula többi része szerveződik. A β 'és β alegységek tartalmazzák az aktív helyet, és lehetővé teszik az enzim szubsztrátumának megkötését . Az σ alegység a transzkripció kezdetén leválik: ez lehetővé teszi a promóter felismerését. Az ω alegység részt vesz az enzimnek a DNS-mátrixhoz való kötődésében: lehetővé teszi a β 'alegység megfelelő konformációban tartását és toborzását egy funkcionális enzim kialakításához. A σ alegység lehetővé teszi az RNS-polimeráz bármely DNS-szekvenciához való affinitásának 10 000-es tényezővel történő csökkentését, és éppen ellenkezőleg, növeli ugyanezen enzim affinitását a promóterhellyel szemben.

Az σ (sigma) faktorral társított RNS-polimeráz, amely az enzim alegysége, képes transzkripciót kezdeményezni, mivel a sigma-faktor kötődik a DNS-hez azáltal, hogy specifikusan felismeri az utóbbi szekvenciáját, a promótert, amely a transzkripció iniciációs helyétől szemben helyezkedik el . Ez lehetővé teszi az RNS-polimeráz kapcsolódását az első átírandó nukleotidhoz.

Meg kell jegyezni, hogy az σ faktor két szekvenciát detektál: egy -35 nukleotidot tartalmazó régiót és egy másik -10 nukleotidot tartalmaz. Ezt a két régiót "dobozoknak" nevezzük.

Miután az első ribonukleotidokat szintetizálták, a felesleges szigma faktor letörik. Ettől a pillanattól kezdve a transzkripció körülbelül 40 nukleotid / másodperc sebességgel zajlik.

A transzkripció végét transzkripció terminátorok jelzik . Kétféle típus létezik:

- Egy struktúra a hurokhurokban a hírvivő RNS-en, majd egy sor maradék uridin . Ez a leggyakoribb eset. Belsõ felmondásnak nevezzük.

- A ρ (Rho) faktor, amely erős ATP-függő helikáz aktivitással rendelkező enzim. Ez egy Rho-függő végződés.

Eukariótákban