РНК-полімераза — фермент, що здійснює синтез молекул РНК. У вузькому сенсі, РНК-полімеразою зазвичай називають ДНК-залежні РНК-полімерази, що здійснюють синтез молекул РНК на матриці ДНК, тобто здійснюють транскрипцію. Ферменти класу РНК-полімераз дуже важливі для функціювання клітини, тому вони є у всіх організмах і в багатьох вірусах. Хімічно РНК-полімерази є нуклеотиділ-трансферазами, що полімеризують рибонуклеотиди на 3'-кінці ланцюжка РНК.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODVMems0TDFKT1FWQmZWRVZEWDNOdFlXeHNMbXB3Wnk4eU1qQndlQzFTVGtGUVgxUkZRMTl6YldGc2JDNXFjR2M9LmpwZw==.jpg)
Історія дослідження
РНК-полімераза була відкрита незалежно і в 1960 році. До цього моменту Нобелівська премія з фізіології і медицини в 1959 році вже була присуджена Северо Очоа і Артуру Корнбергу за відкриття речовини, яку вважали РНК-полімеразою, що згодом виявилася рибонуклеазою.
Нобелівська премія з хімії в 2006 році була присуджена Роджеру Корнбергу за отримання точних зображень молекул РНК-полімерази в різні моменти процесу транскрипції.
Керування транскрипцією
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODBMelF6TDFSeVlXNXpZM0pwY0hScGIyNWZiR0ZpWld4ZlpXNHVhbkJuTHpJeU1IQjRMVlJ5WVc1elkzSnBjSFJwYjI1ZmJHRmlaV3hmWlc0dWFuQm4uanBn.jpg)
Керування процесом транскрипції генів дозволяє контролювати експресію генів і таким чином дозволяє клітині адаптуватися до змін умов зовнішнього середовища, підтримувати метаболічні процеси на належному рівні, а також виконувати специфічні функції, необхідні для існування організму. Не дивно, що дія РНК-полімерази дуже складна і залежить від безлічі факторів (так, у Escherichia coli ідентифіковано більше 100 факторів, що тим або іншим способом впливають на РНК-полімеразу).
РНК-полімераза починає транскрипцію з особливих ділянок ДНК, які називаються промоторами, і синтезує ланцюжок РНК, комплементарний відповідній частині ланцюга ДНК.
Процес нарощування молекули РНК нуклеотидами називається елонгацією. У еукаріотичних клітинах РНК-полімераза може збирати ланцюжки довжиною більше 2,4 млн елементів (наприклад, таку довжину має повний ген білка дистрофіну).
РНК-полімераза завершує формування ланцюжка РНК, коли зустрічає в ДНК специфічну послідовність, що називається термінатором.
РНК-полімераза синтезує такі типи РНК:
- Матрична РНК (мРНК) — шаблон для синтезу білків в рибосомах.
- Некодуюча РНК або «РНК-ген» — великий клас генів, що кодують РНК, на яких не може бути побудовано білок. Найвідоміші представники цього класу — транспортна РНК (тРНК) і рибосомна РНК (рРНК), що самі беруть участь в процесі синтезу білка. Проте, починаючи з пізніх 90-х років 20 століття було виявлено багато інших РНК-генів. Це дало можливість припустити, що РНК-гени відіграють значнішу роль в клітці, ніж вважалось раніше.
- Транспортна РНК (тРНК), що переносить амінокислоти до білкового ланцюжка, що росте на рибосомі, під час процесу трансляції.
- Рибосомна РНК (рРНК), що входить до складу рибосоми;
- МікроРНК, що регулює активність генів;
- , що має властивості ферментів.
РНК-полімераза здійснює синтез з нуля. Це можливо внаслідок того, що взаємодія початкового нуклеотиду гена і РНК-полімерази дозволяє їй закріпитися на ланцюжку і приєднатись до наступних нуклеотидів. Це частково пояснює, чому РНК-полімераза зазвичай починає транксріпцию з аденіну, за яким слідує гуанін, урацил і потім цитозин. На відміну від ДНК-полімерази РНК-полімеразі притаманна також геліказна активність, що не потребує додаткових ферментів для розкручування спіралі ДНК.
Дія РНК-полімерази
Зв'язування і ініціація транскрипції
В зв'язуванні РНК-полімерази бере участь α-субодиниця, що розпізнає елемент ДНК, який передує гену (-40…-70 кроків), і σ-фактор, ділянка, що розпізнає елемент на позиціях −10…-35. Існує велика кількість σ-факторов, які контролюють експресію генів. Наприклад: σ70, який синтезується в нормальних умовах і дозволяє РНК-полімеразі зв'язуватися з генами, що відповідають за метаболічні процеси клітини; або σ32, що блокує зв'язування РНК-полімерази з генами .
Після зв'язування з ДНК, структура РНК-полімерази перетворюється із закритої у відкриту. Це перетворення включає розділення моноспіралей ДНК з утворенням розкрученої ділянки довжиною близько 13 нуклеотидів. Рибонуклеотиди потім збираються в ланцюжок відповідно до базового ланцюгу ДНК, яка використовується як шаблон. Суперскрученість молекул ДНК відіграє важливу роль в активності РНК-полімерази: оскільки ділянка ДНК перед РНК-полімеразою розкручена, в ній існують позитивні компенсаційні супервитки. Ділянки ДНК позаду РНК-полімерази знову закручуються і в них присутні негативні супервитки.
Елонгація
Під час елонгаційної фази транскрипції відбувається додавання рибонуклеотидів до ланцюжка і перехід структури РНК-полімеразного комплексу від відкритої до транскрипційної. У міру збірки молекули РНК, ділянка ДНК перед РНК-полімеразою розкручується далі, і 13-парний відкритий комплекс перетворюється на 17-парний комплекс транскрипції. У цей момент промотор (ділянка ДНК −10…-35 нуклеотидів[]) завершується, і σ-фактор відділяється від РНК-полімерази. Це дозволяє РНК-полімеразному комплексу почати рух вперед, оскільки σ-фактор утримував його на місці.
17-парний комплекс транскрипції містить гібрид ДНК і РНК, що містить 8 пар нуклеотидів — 8-крокову ділянку РНК, сполучену з шаблонним ланцюжком ДНК. У міріу виконання транскрипції, рибонуклеотиди додаються до 3'-кінця збираної РНК, і РНК-полімеразний комплекс рухається ланцюжком ДНК. Хоча в РНК-полімеразі не виявлено властивостей, характерних для 3'-екзонуклеази, аналогічних перевірочній діяльності ДНК-полімерази, є свідоцтва того, що деякі РНК-полімерази зупиняються і коректують помилки у випадках помилкового формування пар нуклеотидів ДНК-РНК.
Додавання рибонуклеотидів до РНК має механізм, дуже близький до полімеризації ДНК. Вважається, що ДНК- і РНК-полімерази можуть бути еволюційно пов'язані. Аспарагінові залишки в РНК-полімеразі зв'язуються з іонами Mg2+, які, у свою чергу, здійснюють вирівнювання фосфатних груп рибонуклеотидів: перший Mg2+ утримує α-фосфат нуклеотидтрифосфату, що підлягає додаванню в ланцюжок. Це дозволяє здійснити зв'язування нуклеотида з 3' OH-групою кінця збираного ланцюжка і таким чином додати НТФ в ланцюжок. Другий Mg2+ утримує пірофосфат НТФ. Загальне рівняння реакції таким чином має вигляд:
(НМФ)n + НТФ --> (НМФ)n+1 + ПФi
Термінація
Термінація транскрипції РНК може бути ρ-незалежною або ρ-залежною.
ρ-незалежна термінація здійснюється без допомоги . Транскрипція паліндромної ділянки ДНК призводить до формування шпильки з РНК, яка зациклена і зв'язана сама на себе. Ця шпилька багата на гуанін і цитозин, що робить її стабільнішою, ніж гібрид ДНК-РНК. В результаті 8-парний гібрид ДНК-РНК в комплексі транскрипції скорочується до 4-парного. У випадку, якщо ці 4 останніх пари нуклеотидів ссформовані слабкими аденіном і уридином, молекула РНК відділяється. .
Бактеріальна РНК-полімераза
У бактерій один і той самий фермент каталізує синтез трьох типів РНК: мРНК, рРНК і тРНК.
РНК-полімераза — чимала молекула. Основний фермент містить 5 субодиниць (~400 кДа):
- α2: дві α-субодиниці зв'язують решту елементів ферменту і розпізнають регулюючі чинники. Кожна субодиниця складається з двох доменів: αСКД (С-кінцевий домен) зв'язує перший елемент промотора, і αNКД (N-кінцевий домен) зв'язується з рештою компонентів полімерази.
- : ця субодиниця має власне полімеразну дію, тобто каталізує синтез РНК. Вона здійснює ініціацію процесу і керує елонгацією.
- β': неспецифічно зв'язується з ДНК.
- ω: відновлює денатуровану РНК-полімеразу назад в дієздатну форму in vitro. Також виявлено її захисна/шаперонна дія на β'-субодиницю у .
Для зв'язування з промоторними областями ДНК, основний фермент потребує ще одну субодиницю — сігма (σ). Сігма-фактор значно знижує спорідненість РНК-полімерази до неспецифічних областей ДНК, і в той же час підвищує її чутливість до певних промоторів, залежно від своєї структури. З його допомогою транскрипція починається з потрібної ділянки ДНК.
Повний таким чином складається з 6 субодиниць: α2ββ'σω (~480 кДа).
У структурі РНК-полімерази присутня канавка 55 Å завдовжки (5,5 нм) і 25 Å завширшки (2,5 нм). Саме у цю канавку поміщається подвійна спіраль ДНК, що має ширину 20 Å (2 нм). На довжині канавки укладається 16 нуклеотидів.
Молекули РНК-полімерази не плавають вільно в цитоплазмі. Коли РНК-полімераза не використовується, вона зв'язується з неспецифічними областями ДНК в очікуванні відкриття активного промотора.
Транскрипційні кофактори
Існують білки, що зв'язуються з РНК-полімеразою і впливають на її поведінку. Наприклад greA і greB з E. coli підсилюють здатність РНК-полімерази розщіпляти шаблон РНК з кінця ланцюжка, що росте. Таке розщеплення може «врятувати» застряглу молекулу РНК-полімерази, а також, ймовірно, бере участь в усуненні помилок збірки ланцюга РНК.
Окремий кофактор Mfd задіяний в . Під час цього процесу РНК-полімераза виявляє пошкоджені ділянки ДНК і привертає інші ферменти для її відновлення.
Багато інших кофакторів мають регулюючий вплив, примушуючи РНК-полімеразу експресувати або не експресувати певні гени.
РНК-полімераза в еукаріотичних клітинах
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHhMekZtTHpGUlMweGZSWE56Wlc1MGFXRnNYMU4xWW5WdWFYUmZUMlpmU0hWdFlXNWZVbTVoWDFCdmJIbHRaWEpoYzJWelgwbGZTV2xCYm1SZlNXbHBYekF4TG5CdVp5OHlNakJ3ZUMweFVVdE1YMFZ6YzJWdWRHbGhiRjlUZFdKMWJtbDBYMDltWDBoMWJXRnVYMUp1WVY5UWIyeDViV1Z5WVhObGMxOUpYMGxwUVc1a1gwbHBhVjh3TVM1d2JtYz0ucG5n.png)
Еукаріоти мають різні типи РНК-полімераз, що класифікуються за типами РНК, які вони синтезують:
- , що синтезує 45S-попередника рРНК, що перетворюється потім на рРНК 28S, 18S і 5,8S, які вже утворюють головні РНК-секції рибосоми.
- РНК-полімераза II, що синтезує попередників для мРНК, а також для більшості мяРНК і міРНК. Це найкраще вивчений тип РНК-полімерази. З огляду на те, що транскрипція повинна відбуватися під строгим контролем, РНК-полімеразі II для зв'язування з промоторами потрібний цілий набір факторів транскрипції.
- , що синтезує тРНК, 5S рРНК та інші , присутня в ядрі і цитозолі.
Існують також і інші типи РНК-полімерази, що використовуються в мітохондріях і хлоропластах.
РНК-полімераза у архей
Археї використовують один вид РНК-полімерази, який проте дуже схожий на три основні типи РНК-полімераз у еукаріотів. Деякі вчені припускають, що архейна РНК-полімераза в певному наближенні може бути еволюційним предком спеціалізованих еукаріотичних полімераз.
РНК-полімераза у вірусів
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHdMekF4TDFKT1FWOXdiMnd1YW5Cbkx6SXlNSEI0TFZKT1FWOXdiMnd1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
Багато вірусів містять РНК-полімеразу. Мабуть, найкраще вивчена вірусна РНК-полімераза бактеріофагу Т7. Ця РНК-полімераза, що складається з однієї субодиниці, схожа на мітохондріальну і хлоропластну, а також на ДНК-полімеразу.
Вважається, що більшість вірусних полімераз походять від ДНК-полімерази, а не від складних багатокомпонентних РНК-полімераз.
Вірусні полімерази дуже різноманітні. Деякі з них можуть використовувати як шаблон РНК, а не ДНК, як, наприклад, у вірусів з дволанцюжковою РНК або з одноланцюжковою РНК зі зворотною послідовністю. Деякі віруси з одноланцюжковою РНК з прямою послідовністю також містять РНК-залежні РНК-полімерази.
Функціональні області
C'-кінцевий домен РНК-полімерази
Ініціювання транскрипції
Домен, розташований на карбоксильному кінці РНК-полімерази II здійснює ініціацію транскрипції ДНК. C'-кінцевий домен зазвичай складається з порядка 52 повторення послідовності Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser.
Фактор транскрипції TFIIH, що є кіназою, гіперфосфорилюрує C'-кінцевий домен РНК-полімерази, тим самим примушуючи полімеразний комплекс почати рух від місця ініціації транскрипції.
5'-кеппінг
Домен карбоксильного кінця також є місцем зв'язування з комплексом кеп-синтезу і кеп-зв'язування. У еукаріотів після збірки 5'-кінця РНК, кеп-синтезуючий комплекс відщеплює гамма-фосфат від 5'-фосфата і приєднує до нього гуанозинмонофосфат з утворенням 5',5'-трифосфатного зв'язку. Синтезуючий комплекс потім відділяється і шапочка з ГТФ зв'язується з кеп-зв'язуючим комплексом, який у свою чергу зв'язаний з C'-кінцевим доменом РНК-полімерази. Шапочка на 5'-кінці еукаріотичних РНК важлива для зв'язування молекул РНК з рибосомами або з РНК-полімеразою, а також запобігає руйнуванню РНК.
Сплайсосома
Вуглекисло-кінцевий домен РНК-полімерази також є областю зв'язування з сплайсосомними факторами, що беруть участь в процесі сплайсингу РНК. Ці фактори сприяють здійсненню сплайсинга і видалення інтронів в процесі транскрипції РНК.
Мутація в C'-кінцевому домені
Проведено ряд досліджень поведінки РНК-полімерази при видаленні визначених амінокислот з її C'-кінцевого домену. Показано, що мутації усікання C'-кінцевого домену РНК-полімерази II впливають на її здатність починати транскрипцію набору генів in vivo, знижуючи чутливість до активаційних послідовностей цих генів.
Очищення РНК-полімерази
РНК-полімераза може бути виділена такими способами:
- На .
- За допомогою .
- З використанням .
- На іонообмінній колонці.
А також комбінаціями вищезгаданих методів.
Див. також
Примітки
- Jerard Hurwitz (Dec 2005). The Discovery of RNA Polymerase. Journal of Biological Chemistry. 280 (52): 42477—85. doi:10.1074/jbc.X500006200. PMID 16230341.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Nobel Prize 1959
- Nobel Prize in Chemistry 2006
- Akira Ishihama (2000). Functional modulation of Escherichia coli RNA polymerase. 54: 499—518. PMID 11018136.
- Farnham PJ; Platt T. (Feb 1981). Rho-independent termination: dyad symmetry in DNA causes RNA polymerase to pause during transcription in vitro. Nucleic Acids Res. 9 (3): 563—77. PMID 7012794.
- Grummt I. (1999). Regulation of mammalian ribosomal gene transcription by RNA polymerase I. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 62: 109—54. PMID 9932453.
- Lee Y; Kim M; Han J; Yeom KH; Lee S; Baek SH; Kim VN. (Oct 2004). MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II. EMBO J. 23 (20): 4051—60. PMID 15372072.
- Willis IM. (Feb 1993). RNA polymerase III. Genes, factors and transcriptional specificity. Eur J Biochem. 212 (1): 1—11. PMID 8444147.
- D Langer, J Hain, P Thuriaux and W Zillig (1995) Transcription in Archaea: Similarity to that in Eucarya PNAS 92 5768-5772
- Hedtke et al. (1997) Mitochondrial and chloroplast phage-type RNA polymerases in Arabidopsis. Science 227 809—811
- Paul Ahlquist (2002) RNA-Dependent RNA Polymerases, Viruses, and RNA Silencing. Science 296 1270—1273
- Anton Meinhart1; Patrick Cramer (Jul 2004). Recognition of RNA polymerase II carboxy-terminal domain by 3-RNA-processing factors. Nature. 430 (6996): 223—226. doi:10.1038/nature02679. PMID 15241417.
- Kelly JL; Lehman IR. (Aug 1986). Yeast mitochondrial RNA polymerase. Purification and properties of the catalytic subunit. J Biol Chem. 261 (22): 10340—7. PMID 3525543.
- Honda A та ін. (Apr 1990). Purification and molecular structure of RNA polymerase from influenza virus A/PR8. J Biochem (Tokyo). 107 (4): 624—8. PMID 2358436.
{{}}
: Cite має пустий невідомий параметр:|1=
(); Явне використання «та ін.» у:|author=
() - Hager et al. (1990) Use of Mono Q High-Resolution Ion-Exchange Chromatography To Obtain Highly Pure and Active Escherichia coli RNA Polymerase Biochemistry 29 7890-7894
- Lehninger Principles of Biochemistry, 4th edition, David L. Nelson & Michael M. Cox
Посилання
- DNAi — DNA Interactive: інформація и Flash-роліки про РНК-полімеразу.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
RNK polimeraza ferment sho zdijsnyuye sintez molekul RNK U vuzkomu sensi RNK polimerazoyu zazvichaj nazivayut DNK zalezhni RNK polimerazi sho zdijsnyuyut sintez molekul RNK na matrici DNK tobto zdijsnyuyut transkripciyu Fermenti klasu RNK polimeraz duzhe vazhlivi dlya funkciyuvannya klitini tomu voni ye u vsih organizmah i v bagatoh virusah Himichno RNK polimerazi ye nukleotidil transferazami sho polimerizuyut ribonukleotidi na 3 kinci lancyuzhka RNK RNK polimeraza klitini T aquaticus v procesi replikaciyi Deyaki elementi fermentu zrobleni prozorimi i lanczhki RNK i DNK vidno viraznishe Ion magniyu zhovtij roztashovanij na aktivnij dilyanci fermentu Istoriya doslidzhennyaRNK polimeraza bula vidkrita nezalezhno i v 1960 roci Do cogo momentu Nobelivska premiya z fiziologiyi i medicini v 1959 roci vzhe bula prisudzhena Severo Ochoa i Arturu Kornbergu za vidkrittya rechovini yaku vvazhali RNK polimerazoyu sho zgodom viyavilasya ribonukleazoyu Nobelivska premiya z himiyi v 2006 roci bula prisudzhena Rodzheru Kornbergu za otrimannya tochnih zobrazhen molekul RNK polimerazi v rizni momenti procesu transkripciyi Keruvannya transkripciyeyuElektronna mikrofotografiya lancyuzhkiv DNK obliplenih sotnyami molekul RNK polimerazi duzhe malenkih dlya takoyi rozdilnoyi zdatnosti prilada Kozhna RNK polimeraza transkribuye odin lancyuzhok RNK vidimij na fotografiyi yak vidgaluzhennya vid DNK Vidmitkoyu Begin vkazanij DNK z yakogo RNK polimeraza pochinaye transkripciyu End u yakogo transkripciya dovshih molekul RNK zavershuyetsya Keruvannya procesom transkripciyi geniv dozvolyaye kontrolyuvati ekspresiyu geniv i takim chinom dozvolyaye klitini adaptuvatisya do zmin umov zovnishnogo seredovisha pidtrimuvati metabolichni procesi na nalezhnomu rivni a takozh vikonuvati specifichni funkciyi neobhidni dlya isnuvannya organizmu Ne divno sho diya RNK polimerazi duzhe skladna i zalezhit vid bezlichi faktoriv tak u Escherichia coli identifikovano bilshe 100 faktoriv sho tim abo inshim sposobom vplivayut na RNK polimerazu RNK polimeraza pochinaye transkripciyu z osoblivih dilyanok DNK yaki nazivayutsya promotorami i sintezuye lancyuzhok RNK komplementarnij vidpovidnij chastini lancyuga DNK Proces naroshuvannya molekuli RNK nukleotidami nazivayetsya elongaciyeyu U eukariotichnih klitinah RNK polimeraza mozhe zbirati lancyuzhki dovzhinoyu bilshe 2 4 mln elementiv napriklad taku dovzhinu maye povnij gen bilka distrofinu RNK polimeraza zavershuye formuvannya lancyuzhka RNK koli zustrichaye v DNK specifichnu poslidovnist sho nazivayetsya terminatorom RNK polimeraza sintezuye taki tipi RNK Matrichna RNK mRNK shablon dlya sintezu bilkiv v ribosomah Nekoduyucha RNK abo RNK gen velikij klas geniv sho koduyut RNK na yakih ne mozhe buti pobudovano bilok Najvidomishi predstavniki cogo klasu transportna RNK tRNK i ribosomna RNK rRNK sho sami berut uchast v procesi sintezu bilka Prote pochinayuchi z piznih 90 h rokiv 20 stolittya bulo viyavleno bagato inshih RNK geniv Ce dalo mozhlivist pripustiti sho RNK geni vidigrayut znachnishu rol v klitci nizh vvazhalos ranishe Transportna RNK tRNK sho perenosit aminokisloti do bilkovogo lancyuzhka sho roste na ribosomi pid chas procesu translyaciyi Ribosomna RNK rRNK sho vhodit do skladu ribosomi MikroRNK sho regulyuye aktivnist geniv sho maye vlastivosti fermentiv RNK polimeraza zdijsnyuye sintez z nulya Ce mozhlivo vnaslidok togo sho vzayemodiya pochatkovogo nukleotidu gena i RNK polimerazi dozvolyaye yij zakripitisya na lancyuzhku i priyednatis do nastupnih nukleotidiv Ce chastkovo poyasnyuye chomu RNK polimeraza zazvichaj pochinaye tranksripciyu z adeninu za yakim sliduye guanin uracil i potim citozin Na vidminu vid DNK polimerazi RNK polimerazi pritamanna takozh gelikazna aktivnist sho ne potrebuye dodatkovih fermentiv dlya rozkruchuvannya spirali DNK Diya RNK polimeraziZv yazuvannya i iniciaciya transkripciyi V zv yazuvanni RNK polimerazi bere uchast a subodinicya sho rozpiznaye element DNK yakij pereduye genu 40 70 krokiv i s faktor dilyanka sho rozpiznaye element na poziciyah 10 35 Isnuye velika kilkist s faktorov yaki kontrolyuyut ekspresiyu geniv Napriklad s70 yakij sintezuyetsya v normalnih umovah i dozvolyaye RNK polimerazi zv yazuvatisya z genami sho vidpovidayut za metabolichni procesi klitini abo s32 sho blokuye zv yazuvannya RNK polimerazi z genami Pislya zv yazuvannya z DNK struktura RNK polimerazi peretvoryuyetsya iz zakritoyi u vidkritu Ce peretvorennya vklyuchaye rozdilennya monospiralej DNK z utvorennyam rozkruchenoyi dilyanki dovzhinoyu blizko 13 nukleotidiv Ribonukleotidi potim zbirayutsya v lancyuzhok vidpovidno do bazovogo lancyugu DNK yaka vikoristovuyetsya yak shablon Superskruchenist molekul DNK vidigraye vazhlivu rol v aktivnosti RNK polimerazi oskilki dilyanka DNK pered RNK polimerazoyu rozkruchena v nij isnuyut pozitivni kompensacijni supervitki Dilyanki DNK pozadu RNK polimerazi znovu zakruchuyutsya i v nih prisutni negativni supervitki Elongaciya Pid chas elongacijnoyi fazi transkripciyi vidbuvayetsya dodavannya ribonukleotidiv do lancyuzhka i perehid strukturi RNK polimeraznogo kompleksu vid vidkritoyi do transkripcijnoyi U miru zbirki molekuli RNK dilyanka DNK pered RNK polimerazoyu rozkruchuyetsya dali i 13 parnij vidkritij kompleks peretvoryuyetsya na 17 parnij kompleks transkripciyi U cej moment promotor dilyanka DNK 10 35 nukleotidiv dzherelo zavershuyetsya i s faktor viddilyayetsya vid RNK polimerazi Ce dozvolyaye RNK polimeraznomu kompleksu pochati ruh vpered oskilki s faktor utrimuvav jogo na misci 17 parnij kompleks transkripciyi mistit gibrid DNK i RNK sho mistit 8 par nukleotidiv 8 krokovu dilyanku RNK spoluchenu z shablonnim lancyuzhkom DNK U miriu vikonannya transkripciyi ribonukleotidi dodayutsya do 3 kincya zbiranoyi RNK i RNK polimeraznij kompleks ruhayetsya lancyuzhkom DNK Hocha v RNK polimerazi ne viyavleno vlastivostej harakternih dlya 3 ekzonukleazi analogichnih perevirochnij diyalnosti DNK polimerazi ye svidoctva togo sho deyaki RNK polimerazi zupinyayutsya i korektuyut pomilki u vipadkah pomilkovogo formuvannya par nukleotidiv DNK RNK Dodavannya ribonukleotidiv do RNK maye mehanizm duzhe blizkij do polimerizaciyi DNK Vvazhayetsya sho DNK i RNK polimerazi mozhut buti evolyucijno pov yazani Asparaginovi zalishki v RNK polimerazi zv yazuyutsya z ionami Mg2 yaki u svoyu chergu zdijsnyuyut virivnyuvannya fosfatnih grup ribonukleotidiv pershij Mg2 utrimuye a fosfat nukleotidtrifosfatu sho pidlyagaye dodavannyu v lancyuzhok Ce dozvolyaye zdijsniti zv yazuvannya nukleotida z 3 OH grupoyu kincya zbiranogo lancyuzhka i takim chinom dodati NTF v lancyuzhok Drugij Mg2 utrimuye pirofosfat NTF Zagalne rivnyannya reakciyi takim chinom maye viglyad NMF n NTF gt NMF n 1 PFi Terminaciya Terminaciya transkripciyi RNK mozhe buti r nezalezhnoyu abo r zalezhnoyu r nezalezhna terminaciya zdijsnyuyetsya bez dopomogi Transkripciya palindromnoyi dilyanki DNK prizvodit do formuvannya shpilki z RNK yaka zaciklena i zv yazana sama na sebe Cya shpilka bagata na guanin i citozin sho robit yiyi stabilnishoyu nizh gibrid DNK RNK V rezultati 8 parnij gibrid DNK RNK v kompleksi transkripciyi skorochuyetsya do 4 parnogo U vipadku yaksho ci 4 ostannih pari nukleotidiv ssformovani slabkimi adeninom i uridinom molekula RNK viddilyayetsya Bakterialna RNK polimerazaU bakterij odin i toj samij ferment katalizuye sintez troh tipiv RNK mRNK rRNK i tRNK RNK polimeraza chimala molekula Osnovnij ferment mistit 5 subodinic 400 kDa a2 dvi a subodinici zv yazuyut reshtu elementiv fermentu i rozpiznayut regulyuyuchi chinniki Kozhna subodinicya skladayetsya z dvoh domeniv aSKD S kincevij domen zv yazuye pershij element promotora i aNKD N kincevij domen zv yazuyetsya z reshtoyu komponentiv polimerazi cya subodinicya maye vlasne polimeraznu diyu tobto katalizuye sintez RNK Vona zdijsnyuye iniciaciyu procesu i keruye elongaciyeyu b nespecifichno zv yazuyetsya z DNK w vidnovlyuye denaturovanu RNK polimerazu nazad v diyezdatnu formu in vitro Takozh viyavleno yiyi zahisna shaperonna diya na b subodinicyu u Dlya zv yazuvannya z promotornimi oblastyami DNK osnovnij ferment potrebuye she odnu subodinicyu sigma s Sigma faktor znachno znizhuye sporidnenist RNK polimerazi do nespecifichnih oblastej DNK i v toj zhe chas pidvishuye yiyi chutlivist do pevnih promotoriv zalezhno vid svoyeyi strukturi Z jogo dopomogoyu transkripciya pochinayetsya z potribnoyi dilyanki DNK Povnij takim chinom skladayetsya z 6 subodinic a2bb sw 480 kDa U strukturi RNK polimerazi prisutnya kanavka 55 A zavdovzhki 5 5 nm i 25 A zavshirshki 2 5 nm Same u cyu kanavku pomishayetsya podvijna spiral DNK sho maye shirinu 20 A 2 nm Na dovzhini kanavki ukladayetsya 16 nukleotidiv Molekuli RNK polimerazi ne plavayut vilno v citoplazmi Koli RNK polimeraza ne vikoristovuyetsya vona zv yazuyetsya z nespecifichnimi oblastyami DNK v ochikuvanni vidkrittya aktivnogo promotora Transkripcijni kofaktori Isnuyut bilki sho zv yazuyutsya z RNK polimerazoyu i vplivayut na yiyi povedinku Napriklad greA i greB z E coli pidsilyuyut zdatnist RNK polimerazi rozshiplyati shablon RNK z kincya lancyuzhka sho roste Take rozsheplennya mozhe vryatuvati zastryaglu molekulu RNK polimerazi a takozh jmovirno bere uchast v usunenni pomilok zbirki lancyuga RNK Okremij kofaktor Mfd zadiyanij v Pid chas cogo procesu RNK polimeraza viyavlyaye poshkodzheni dilyanki DNK i privertaye inshi fermenti dlya yiyi vidnovlennya Bagato inshih kofaktoriv mayut regulyuyuchij vpliv primushuyuchi RNK polimerazu ekspresuvati abo ne ekspresuvati pevni geni RNK polimeraza v eukariotichnih klitinahGolovna subodinicya RNK polimeraz I II i III u lyudini Eukarioti mayut rizni tipi RNK polimeraz sho klasifikuyutsya za tipami RNK yaki voni sintezuyut sho sintezuye 45S poperednika rRNK sho peretvoryuyetsya potim na rRNK 28S 18S i 5 8S yaki vzhe utvoryuyut golovni RNK sekciyi ribosomi RNK polimeraza II sho sintezuye poperednikiv dlya mRNK a takozh dlya bilshosti myaRNK i miRNK Ce najkrashe vivchenij tip RNK polimerazi Z oglyadu na te sho transkripciya povinna vidbuvatisya pid strogim kontrolem RNK polimerazi II dlya zv yazuvannya z promotorami potribnij cilij nabir faktoriv transkripciyi sho sintezuye tRNK 5S rRNK ta inshi prisutnya v yadri i citozoli Isnuyut takozh i inshi tipi RNK polimerazi sho vikoristovuyutsya v mitohondriyah i hloroplastah RNK polimeraza u arhejArheyi vikoristovuyut odin vid RNK polimerazi yakij prote duzhe shozhij na tri osnovni tipi RNK polimeraz u eukariotiv Deyaki vcheni pripuskayut sho arhejna RNK polimeraza v pevnomu nablizhenni mozhe buti evolyucijnim predkom specializovanih eukariotichnih polimeraz RNK polimeraza u virusivRNK polimeraza virusu T7 sho sintezuye mRNK pokazana zelenim z shablonnoyi DNK Bilok pokazanij fioletovoyu strichkoyu Zobrazhennya vzyate z PDB 1MSW Bagato virusiv mistyat RNK polimerazu Mabut najkrashe vivchena virusna RNK polimeraza bakteriofagu T7 Cya RNK polimeraza sho skladayetsya z odniyeyi subodinici shozha na mitohondrialnu i hloroplastnu a takozh na DNK polimerazu Vvazhayetsya sho bilshist virusnih polimeraz pohodyat vid DNK polimerazi a ne vid skladnih bagatokomponentnih RNK polimeraz Virusni polimerazi duzhe riznomanitni Deyaki z nih mozhut vikoristovuvati yak shablon RNK a ne DNK yak napriklad u virusiv z dvolancyuzhkovoyu RNK abo z odnolancyuzhkovoyu RNK zi zvorotnoyu poslidovnistyu Deyaki virusi z odnolancyuzhkovoyu RNK z pryamoyu poslidovnistyu takozh mistyat RNK zalezhni RNK polimerazi Funkcionalni oblastiC kincevij domen RNK polimerazi Iniciyuvannya transkripciyi Domen roztashovanij na karboksilnomu kinci RNK polimerazi II zdijsnyuye iniciaciyu transkripciyi DNK C kincevij domen zazvichaj skladayetsya z poryadka 52 povtorennya poslidovnosti Tyr Ser Pro Thr Ser Pro Ser Faktor transkripciyi TFIIH sho ye kinazoyu giperfosforilyuruye C kincevij domen RNK polimerazi tim samim primushuyuchi polimeraznij kompleks pochati ruh vid miscya iniciaciyi transkripciyi 5 kepping Domen karboksilnogo kincya takozh ye miscem zv yazuvannya z kompleksom kep sintezu i kep zv yazuvannya U eukariotiv pislya zbirki 5 kincya RNK kep sintezuyuchij kompleks vidsheplyuye gamma fosfat vid 5 fosfata i priyednuye do nogo guanozinmonofosfat z utvorennyam 5 5 trifosfatnogo zv yazku Sintezuyuchij kompleks potim viddilyayetsya i shapochka z GTF zv yazuyetsya z kep zv yazuyuchim kompleksom yakij u svoyu chergu zv yazanij z C kincevim domenom RNK polimerazi Shapochka na 5 kinci eukariotichnih RNK vazhliva dlya zv yazuvannya molekul RNK z ribosomami abo z RNK polimerazoyu a takozh zapobigaye rujnuvannyu RNK Splajsosoma Vuglekislo kincevij domen RNK polimerazi takozh ye oblastyu zv yazuvannya z splajsosomnimi faktorami sho berut uchast v procesi splajsingu RNK Ci faktori spriyayut zdijsnennyu splajsinga i vidalennya introniv v procesi transkripciyi RNK Mutaciya v C kincevomu domeni Provedeno ryad doslidzhen povedinki RNK polimerazi pri vidalenni viznachenih aminokislot z yiyi C kincevogo domenu Pokazano sho mutaciyi usikannya C kincevogo domenu RNK polimerazi II vplivayut na yiyi zdatnist pochinati transkripciyu naboru geniv in vivo znizhuyuchi chutlivist do aktivacijnih poslidovnostej cih geniv Ochishennya RNK polimeraziRNK polimeraza mozhe buti vidilena takimi sposobami Na Za dopomogoyu Z vikoristannyam Na ionoobminnij kolonci A takozh kombinaciyami vishezgadanih metodiv Div takozhDNK polimeraza Alfa amanitinPrimitkiJerard Hurwitz Dec 2005 The Discovery of RNA Polymerase Journal of Biological Chemistry 280 52 42477 85 doi 10 1074 jbc X500006200 PMID 16230341 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Nobel Prize 1959 Nobel Prize in Chemistry 2006 Akira Ishihama 2000 Functional modulation of Escherichia coli RNA polymerase 54 499 518 PMID 11018136 Farnham PJ Platt T Feb 1981 Rho independent termination dyad symmetry in DNA causes RNA polymerase to pause during transcription in vitro Nucleic Acids Res 9 3 563 77 PMID 7012794 Grummt I 1999 Regulation of mammalian ribosomal gene transcription by RNA polymerase I Prog Nucleic Acid Res Mol Biol 62 109 54 PMID 9932453 Lee Y Kim M Han J Yeom KH Lee S Baek SH Kim VN Oct 2004 MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II EMBO J 23 20 4051 60 PMID 15372072 Willis IM Feb 1993 RNA polymerase III Genes factors and transcriptional specificity Eur J Biochem 212 1 1 11 PMID 8444147 D Langer J Hain P Thuriaux and W Zillig 1995 Transcription in Archaea Similarity to that in Eucarya PNAS 92 5768 5772 Hedtke et al 1997 Mitochondrial and chloroplast phage type RNA polymerases in Arabidopsis Science 227 809 811 Paul Ahlquist 2002 RNA Dependent RNA Polymerases Viruses and RNA Silencing Science 296 1270 1273 Anton Meinhart1 Patrick Cramer Jul 2004 Recognition of RNA polymerase II carboxy terminal domain by 3 RNA processing factors Nature 430 6996 223 226 doi 10 1038 nature02679 PMID 15241417 Kelly JL Lehman IR Aug 1986 Yeast mitochondrial RNA polymerase Purification and properties of the catalytic subunit J Biol Chem 261 22 10340 7 PMID 3525543 Honda A ta in Apr 1990 Purification and molecular structure of RNA polymerase from influenza virus A PR8 J Biochem Tokyo 107 4 624 8 PMID 2358436 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Cite maye pustij nevidomij parametr 1 dovidka Yavne vikoristannya ta in u author dovidka Hager et al 1990 Use of Mono Q High Resolution Ion Exchange Chromatography To Obtain Highly Pure and Active Escherichia coli RNA Polymerase Biochemistry 29 7890 7894Lehninger Principles of Biochemistry 4th edition David L Nelson amp Michael M CoxPosilannyaDNAi DNA Interactive informaciya i Flash roliki pro RNK polimerazu