כל מי שלומד הביולוגיה המולקולרית, ביוכימיה, הנדסה גנטית, ומספר ידע נלווים אחרים, במוקדם או במאוחר, שואל את השאלה: מה היא הפונקציה של פולימראז RNA? זהו נושא מורכב למדי, כי הוא עדיין לא נחקר לחלוטין, אבל, בכל זאת, ידוע כי יהיה מואר כחלק המאמר.
מידע כללי
יש צורך לזכור כי קיים RNA פולימראז של אאוקריוטים פרוקריוטים ו. הראשון הוא חולק לשלושה סוגים, שכל אחד מהם אחראי על השעתוק של גנים בקבוצה נפרדת. אנזימים אלה ממוספרים על פשטות, כמו RNA פולימראז הראשון, השני והשלישי. פרוקריוטים, המבנה אשר לא-הגרעיני, כאשר עבדו פועל בהתאם לתרשים הפשוט. לכן, למען הבהירות, כדי ללכוד מידע רב ככל האפשר יהיה אאוקריוטים מטופלים. polymerases RNA הוא מבחינה מבנית דומה. הוא האמין כי הם מכילים לא פחות מ 10 שרשראות פוליפפטיד. לפיכך RNA פולימראז מסנתז 1 (מעתיק) גנים אשר מתורגמים מכן לתוך החלבונים השונים. השני עוסק גנים לתעתוק, אשר מתורגמים מכן לתוך החלבונים. RNA פולימראז 3 מציג אנזימי משקל מולקולריים נמוכים השונים יציבים רגישים בינוני עד amatinu אלפא. אבל עוד לא החלטנו על מה הוא בדיוק RNA פולימראז! אז נקרא אנזימים אשר עוסקות הסינתזה של מולקולות חומצה ריבונוקלאית. במובן הצר המובן RNA פולימראז DNA תלוי זו, אשר פועל על הבסיס של המטריצה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. אנזימים חיוניים לתפקוד ארוך ומוצלח של אורגניזמים חיים. ניתן למצוא RNA פולימראז בכל תאי וירוסים רבים.
החלוקה על הפרטים
בהתאם להרכב למקטע של polymerases RNA נחלקים לשתי קבוצות:
- החלק הראשון עוסק transcribing מספר קטן של גנים בגנום של פשוט. לשם התפעול במקרה זה אינו דורש השפעה רגולטוריות מורכבת. לכן, כאן מתייחס לכל אנזימים מורכבים רק למקטע אחד. כדוגמה ניתן להשרות את RNA פולימראז בקטריופאג ואת המיטוכונדריה.
- קבוצה זו כוללת את כל RNA פולימראז איקריוטיים וחיידקים, אשר קשה מסודר. הם מתחמי mnogosubedinichnye חלבון מורכב שיכול לתעתק אלפי גנים שונים. במהלך מבצע, גנים אלה מגיבים למספר רב של אותות תקניים הם המתקבלים מגורמי חלבון נוקלאוטידים.
חלוקה מבנית ותפקודית כזה היא די מותנית וכן פישוט של המצב האמיתי.
מה עושה לי RNA פולימראז?
הם נקבעו פונקציה של חינוך של תמלילים העיקריים של גני rRNA, כלומר, הם הם חשובים ביותר. האחרונים ידועים יותר תחת הכינוי של 45s-רנ"א. האורך שלהם הוא כ 13 000 נוקלאוטידים. מתוך זה נוצר 28S-RNA, 18S-5.8S RNA-RNA. בשל העובדה כי הם נוצרים רק אחד transkriptor, הגוף מקבל "ערבות" כי המולקולות תוקמנה בכמויות שווות. במקביל ליצירת RNA ישירות הולכת רק 7000 נוקלאוטידים. שאר תמליל נפגעת הגרעין. ביום משקע גדול כזה הוא האמין שזה הכרחי בשלבים המוקדמים של היווצרות של ריבוזומים. מספר polymerases אלה בתאים של יצורים גבוהים מרחפים סביב הסימן של 40 אלף יחידות.
איך זה מאורגן?
לכן, יש לנו את RNA פולימראז הראשון (מולקולות פרוקריוטים-מבנה) נחשב טוב. במקרה זה, למקטע הגדול, כמו, אכן, ומספר גדול של פוליפפטידים בעלי משקל מולקולריים גבוהים אחרים, ישנם ופונקציונלי להבחין בבירור תחומים מבניים. במהלך שיבוט של גנים ולקבוע המבנה הראשוני שלהם זוהו על ידי מדענים אבולוציונית חלקים שמורים של שרשראות. באמצעות ביטוי טוב, החוקרים גם נערכו ניתוח מוטאציות המאפשר לנו לדבר על המשמעות התפקודית של הדומיינים שונים. לצורך כך, באמצעות mutagenesis באתר ביים לשנות את השרשראות פוליפפטיד הפרט, ועל יחידות משנה חומצת אמינו שונה כזה משמש ההרכבה של אנזימים עם ניתוח בדיעבד של תכונות, אשר התקבלו על מבני נתונים. צוין כי בשל ארגונה של RNA פולימראז הראשונה בנוכחות אלפא-amatina (חומר רעיל מאוד, אשר מתקבל פטרייה חיוורת) אינו מגיב.
תפקוד
שני הראשונים ואת RNA פולימראז השני בטבע בשתי צורות. אחד מהם יכול לפעול ליזום את השעתוק הספציפי. השני - פולימראז RNA תלוי DNA. גישה זו באה לידי ביטוי במבצע הגדול של הפעילות. נושא למד יותר, אבל עכשיו אנחנו יודעים שזה תלוי בשני גורמים תעתיק, אשר מכונים SL1 ו UBF. במיוחד האחרון - כי הוא יכול לתקשר ישירות עם החברה היזמית, בעוד SL1 UBF דורש נוכחות. למרות שזה כבר נקבע באופן ניסיוני כי RNA פולימראז תלוי DNA יכול להשתתף התעתיק לכל הפחות וללא הנוכחות של זה האחרון. אבל לקיומה התקין של מנגנון זה UBF עדיין יש צורך. למה כל כך? ראוי לציין עד כה לא הצליחו לקבוע את סיבת ההתנהגות הזו. אחד ההסבר הפופולרי ביותר מראה כי UBF דוגל מעין שעתוק ממריץ rDNA כשהוא גדל ומתפתח. כאשר נחו שלב מתרחש, אז שמור על הרמה הנדרשת מינימום של תפקוד. חלק של גורמי שעתוק אינו קריטי בשבילו. הנה כך עובד RNA פולימראז. הפונקציה של אנזים זה מאפשרת תומכת בהפעלה קטן "אובניים בניין" של הגוף, שבשלהם מתעדכן כל זמן במשך עשרות שנים.
הקבוצה השנייה של אנזימים
התפקוד שלהם מוסדר על ידי הרכבה של מקדמי preinitsiatornogo multiprotein מורכבים של המעמד השני. לרוב זה בא לידי ביטוי בעבודה של חלבונים מיוחדים - ממריצי. כדוגמה הוא TBP. היא קשורה לגורמים המהווים חלק TFIID. הם - יעד p53, NF kappa B, וכן הלאה. השפעתה התהליך של רגולציה לספק חלבונים הנקראים coactivators. דוגמאות לכך הן Gcn5. למה אנחנו צריכים חלבונים אלה? הם משמשים מתאמים אישית את האינטראקציה של ממריצים וגורמים הנמצאים מורכב preinitsiatorny. כדי לתקן תעתיק התרחש, אתה חייב להיות גורמים היוזמים ההכרחיים. למרות העובדה כי שישה מהם, ישירות אינטראקציה עם האמרגן עשוי להיות היחיד. במקרים אחרים דורשת מורכבות preformed של RNA פולימראז השני. יתר על כן, במהלך תהליכים אלה הם מרכיבים הפרוקסימלי סמוכים - רק 50-200 זוגות מהאתר שבו תעתיק הוא התחיל. הם מכילים אינדיקציה המחייבת של חלבונים מפעילים.
תכונות ספציפיות
האם המבנה למקטע של אנזימים ממקור שונה על התפקיד הפונקציונלי שלהם תעתיק? התשובה המדויקת לשאלה זו היא לא, אבל האמינה שזה חיובי סביר. איך זה משפיע על RNA פולימראז? אנזים פונקציות מבנה פשוט - מגוון מצומצם של שעתוק של גנים (או אפילו חלק קטן). דוגמאות לכך הן סינתזה של RNA פריימרים שברי Okazaki. סגוליות האמרגן של polymerases RNA של חיידקים פאגים היא כי אנזימים הם בעלי מבנה פשוט הן מגוונות. ניתן לראות זאת בתהליך של שכפול ה- DNA בחיידקים. למרות שאנו יכולים לשקול את זה: מבנה מורכב כאשר למד בגנום T אפילו הפאג, במהלך הפיתוח, צוין כי חזר מעבר בין קבוצות שעתוק הגנים השונים, נמצא כי המתחם משמש המארח RNA פולימראז זה. כלומר, אנזים פשוט במקרים כאלה אינו מושרים. זה מרמז על מספר השלכות:
- RNA פולימראז של אאוקריוטים וחיידקים חייב להיות מסוגל לזהות יזמים שונים.
- זה הכרחי, כי האנזים יש תשובה ספציפית-רגולטורי חלבונים שונים.
- RNA פולימראז חייב גם להיות מסוגל לשנות את ההכרה בייחודיות של רצף נוקליאוטידים DNA תבנית. כדי לעשות זאת, להשתמש במגוון של effectors חלבון.
מכאן נובע הצורך של הגוף עבור אלמנטים נוספים "בניין". חלבונים לעזור לתמלל את המורכבות של RNA פולימראז כדי לבצע את תפקידיה באופן מלא. זה חל, על פי רוב, את המבנה המורכב אנזימים, שבו האפשרויות ליישום תוכנית מקיפה של מידע גנטי. בשל בעיות שונות, אנו יכולים לצפות במעין מבנה ההיררכיה של RNA פולימראז.
כיצד מתבצע תהליך של שעתוק?
האם יש את גן אחראי על קשר עם פולימראז RNA? כדי להתחיל של שעתוק: תהליך אאוקריוטים מתרחש בגרעין. בשנת פרוקריוטים, הוא זורם בתוך מיקרואורגניזם. מערכת היחסים בין פולימראז הוא עיקרון מבני בסיסי של מולקולות בודדות הזדווגות משלימה. בסוגיות של אינטראקציה ניתן לומר כי ה- DNA הוא רק תבנית ואינו משתנה במהלך שעתוק. מאז ה- DNA הוא אנזים הוליסטית, הדבר שבטוח, כי גן מסוים אחראי פולימר זה יכול להיות, אבל זה יהיה הרבה מאוד זמן. אל לנו לשכוח כי ה- DNA מכיל -3.1 מיליארד שאריות נוקלאוטידים. לכן, מתאים יותר לומר כי עבור כל סוג של RNA פוגש DNA שלה. עבור זרימת תגובת פולימראז צריך מצעי אנרגית ribonukle-ozidtrifosfato. אם כל נוצרות 3", 5'-phosphodiester אג"ח בין ribonukleozidmonofosfatami. סינתזת RNA מולקולות מתחילה ב רצפי דנ"א מסוימים (מקדמים). התהליך מסתיים בשעה באתרי סיום (סיום). האתר, אשר מעורב כאן נקרא תעתיק. אאוקריוטים, יש בדרך כלל רק גן אחד, בעוד פרוקריוטים גם יכולים להחזיק חתיכות מרובות של קוד. לכל תעתיק אזור אינפורמטיבי. הם ממוקמים רצפים ספציפיים נוקלאוטיד כי אינטראקציה עם גורמים רגולטוריים תעתיק שהוזכרו לעיל.
RNA פולימראז בקטריאלי
אנזים אחד מיקרואורגניזמים אלה אחראי לסינתזה של mRNA, rRNA ו tRNA. מולקולת פולימראז הממוצעת יש בערך 5 יחידות משנה. שניים אלה משרתים אנזים חברי מחייב כמו. עוד למקטע מעורב בייזום של סינתזה. יש גם מרכיב של האנזים הספציפי עבור תקשורת עם ה- DNA. וזה למקטע האחרון כבר הבאת RNA פולימראז בצורת עבודה. יצוין כי מולקולות האנזים אינן נמצאות ניווט "חינם" בציטופלסמה של חיידקים. כאשר polymerases RNA משמש, אז הם נקשרים שאינם ספציפיים אזורי דנ"א מחכים עד האמרגן הפעיל נפתח. קצת מוסחת מהנושא, ייאמר כי חיידקים מאוד נוח ללמוד חלבונים והשפעתם על פולימראז חומצה ריבונוקלאית. במיוחד שנוח להם להתנסות על גירוי או עיכוב של אלמנטים בודדים. בשל שיעור הילודה הגבוה שלהם יכול להיות יחסית מהר לקבל את התוצאה הרצויה. אבוי, המחקר האנושי לא יכול להתנהל בבית הודות בקצב כה מהיר עד המגוון המבני שלנו.
RNA פולימראז "נתפס" בצורות שונות?
זה מגיע למסקנה הגיונית המאמר. את תשומת הלב העיקרית הוקדשה אאוקריוטים. אבל יש עדיין קדומי וירוסים. אז אתה רוצה לשלם קצת תשומת לב וצורות אלה החיים. הפעילות החיונית של Archean יש רק קבוצה אחת של polymerases RNA. אבל זה מאוד דומה בתכונותיו עם שלושת אאוקריוטים העמותות. מדענים רבים הוצעו כי מה שאנו רואים מן Arche בעצם אב קדמון האבולוציונית של polymerases מתמחה. מעניין גם, ואת המבנה של וירוסים. כפי שנכתב קודם לכן, לא כל האורגניזמים האלה יש פולימראז משלהם. והיכן הוא נמצא, הוא למקטע אחד. הוא האמין כי האנזימים ויראליים נגזרו polymerases DNA, במקום מבני RNA מורכבים. למרות בשל המגוון של קבוצה זו של מיקרואורגניזמים יישום שונה פוגש מנגנון ביולוגי נתון.
מסקנה
אבוי, האנושות עדיין אין מידע הכרחי vsoy הנדרש להבנת הגנום. וזה רק הוא יכול היה לעשות! כמעט כל המחלות הן בעצם רק בסיס גנטי - זה חל במיוחד על הווירוסים כי כל זמן נותן לנו בעיות לזיהומים וכן הלאה. מחלות מורכבות חשוכות מרפא ביותר - הם גם, למעשה, במישרין או בעקיפין תלויים בגנום האנושי. כאשר אנו לומדים להבין בעצמם יחולו הידע הזה לטובת מספר גדול של בעיות ומחלות יחדל פשוט להתקיים. עכשיו לנחלת העבר, רבים מחלות נוראות בעבר כגון אבעבועות שחורות, מגיפה. מתכונן ללכת חזרת, שעלת. אבל לא להירגע, כי אנחנו מתמודדים עם מספר גדול יותר של אתגרים שונים כי אתה צריך למצוא את התשובה. וזה יימצא, כי זה הולך לעשות זאת.