RNS polymerase (RNAP oder RNApol), auch bekannt als von der DNA ABHÄNGIGE RNS polymerase, sind ein Enzym, das RNS erzeugt. In Zellen ist RNAP notwendig, um RNS-Ketten mit DNA-Genen als Schablonen, ein Prozess genannt Abschrift zu bauen. RNS polymerase Enzyme ist für das Leben notwendig und wird in allen Organismen und vielen Viren gefunden. In chemischen Begriffen ist RNAP ein nucleotidyl transferase dass polymerizes ribonucleotides am 3' Ende einer RNS-Abschrift.

Geschichte

RNAP wurde unabhängig von Samuel B. Weiss, Audrey Stevens und Jerard Hurwitz 1960 entdeckt. Zu diesem Zeitpunkt war eine Hälfte des 1959-Nobelpreises in der Medizin Severo Ochoa für die Entdeckung dessen zuerkannt worden, was, wie man geglaubt wurde, RNAP war, aber stattdessen erwiesen, um polynucleotide phosphorylase zu sein.

Der 2006-Nobelpreis in der Chemie wurde Roger D. Kornberg zuerkannt, um zu schaffen, hat über molekulare Images der RNS polymerase während verschiedener Stufen des Abschrift-Prozesses ausführlich berichtet.

Kontrolle der Abschrift

Die Kontrolle des Prozesses der Genabschrift betrifft Muster des Genausdrucks und erlaubt dadurch einer Zelle, sich an eine sich ändernde Umgebung anzupassen, spezialisierte Rollen innerhalb eines Organismus durchzuführen, und grundlegende metabolische für das Überleben notwendige Prozesse aufrechtzuerhalten. Deshalb ist es kaum überraschend, dass die Tätigkeit von RNAP sowohl lange als auch Komplex und hoch geregelt ist. In Bakterien von Escherichia coli sind mehr als 100 Abschrift-Faktoren identifiziert worden, die die Tätigkeit von RNAP modifizieren.

RNAP kann Abschrift an spezifischen als Befürworter bekannten DNA-Folgen beginnen. Es erzeugt dann eine RNS-Kette, die zum Schablone-DNA-Ufer ergänzend ist. Der Prozess, nucleotides zum RNS-Ufer hinzuzufügen, ist als Verlängerung bekannt; in eukaryotes kann RNAP Ketten nicht weniger als 2.4 Millionen nucleotides (die volle Länge des dystrophin Gens) bauen. RNAP wird seine RNS-Abschrift an spezifischen DNA-Folgen bevorzugt veröffentlichen, die am Ende Gene verschlüsselt sind, bekannt als terminators.

Produkte von RNAP schließen ein:

• Bote-RNS (mRNA) - Schablone für die Synthese von Proteinen durch ribosomes.
• Das Nichtcodieren der RNS oder "RNS-Gene"-a breite Klasse von Genen, die RNS verschlüsseln, die ins Protein nicht übersetzt wird. Die prominentesten Beispiele von RNS-Genen sind Übertragungs-RNS (tRNA) und ribosomal RNS (rRNA), von denen beide am Übersetzungsprozess beteiligt werden. Jedoch, seit dem Ende der 1990er Jahre, sind viele neue RNS-Gene gefunden worden, und so können RNS-Gene eine viel bedeutendere Rolle spielen als vorher Gedanke.
• Übertragungs-RNS (tRNA) - überträgt spezifische Aminosäuren dem Wachsen polypeptide Ketten an der ribosomal Seite der Protein-Synthese während der Übersetzung
• Ribosomal RNS (rRNA)-a Bestandteil von ribosomes
• Mikro-RNS - regelt Gentätigkeit
• Katalytische RNS (Ribozyme) - enzymatisch aktive RNS-Moleküle

RNAP vollbringt de novo Synthese. Es ist im Stande, das zu tun, weil spezifische Wechselwirkungen mit dem Einleiten nucleotide RNAP starr im Platz halten, chemischen Angriff auf den eingehenden nucleotide erleichternd. Solche spezifischen Wechselwirkungen erklären, warum RNAP es vorzieht, Abschriften mit ATP (gefolgt von GTP, UTP, und dann CTP) anzufangen. Im Gegensatz zur DNA polymerase schließt RNAP helicase Tätigkeit ein, deshalb ist kein getrenntes Enzym erforderlich, um DNA abzuwickeln.

RNS polymerase Handlung

RNS polymerase, in Bakterien bindend, schließt den Sigma-Faktor ein, der Kernbefürworter-Gebiet anerkennt, das den Befürworter-35 und-10 Elemente und, an einigen Befürwortern, auch dem α SubeinheitsC-Endbereichserkennen-Befürworter stromaufwärts Elemente enthält. Es gibt vielfache austauschbare Sigma-Faktoren, von denen jeder einen disticnt Satz von Befürwortern anerkennt. Zum Beispiel, in E. coli, wird σ unter üblichen Zuständen ausgedrückt und erkennt Befürworter für Gene an, die unter üblichen Zuständen "Hauswirtschaft-Gene" erforderlich sind), während σ Befürworter für Gene anerkennt, die bei hohen Temperaturen ("Hitzestoß-Gene") erforderlich sind.

Nach der Schwergängigkeit zur DNA schaltet die RNS polymerase von einem geschlossenen Komplex bis einen offenen Komplex um. Diese Änderung schließt die Trennung der DNA-Ufer ein, um eine abgewickelte Abteilung der DNA von etwa 13 bp, gekennzeichnet als die Abschrift-Luftblase zu bilden. Ribonucleotides werden zum Schablone-DNA-Ufer gemäß Watson-Muskelkrampf-Grundpaarungswechselwirkungen mit der Basis paarweise angeordnet. Das Superumwickeln spielt eine wichtige Rolle in der polymerase Tätigkeit wegen des Abwickelns und Rückspulens der DNA. Weil Gebiete der DNA vor RNAP abgewickelt werden, gibt es ausgleichende positive Superrollen. Gebiete hinter RNAP werden zurückgespult, und negative Superrollen sind da.

Wie bemerkt, oben stellt RNS polymerase Kontakte mit dem Befürworter-Gebiet her. Jedoch hemmen diese Stabilisierungskontakte die Fähigkeit des Enzyms, auf DNA weiter stromabwärts und so die Synthese des lebensgroßen Produktes zuzugreifen. Sobald der offene Komplex stabilisiert wird, synthetisiert RNS polymerase ein RNS-Ufer, um eine DNA-RNS heteroduplex (~8-9 bp) am aktiven Zentrum zu gründen, das den Verlängerungskomplex stabilisiert. Um RNS-Synthese zu vollbringen, muss RNS polymerase Befürworter-Kontakte aufrechterhalten, während sie mehr abwärts gelegene DNA für die Synthese abwickelt, mehr abwärts gelegene DNA in den Einleitungskomplex "knirschend zerkauend". Während des Befürworter-Flucht-Übergangs wird RNS polymerase als ein "betontes Zwischenglied betrachtet." Thermodynamisch wächst die Betonung vom DNA-ABWICKELN und den Tätigkeiten der DNA-COMPACTION an. Einmal die DNA-RNS ist heteroduplex lang genug, RNS polymerase veröffentlicht seinen stromaufwärts Kontakte und erreicht effektiv den Befürworter-Flucht-Übergang in die Verlängerungsphase. Jedoch ist Befürworter-Flucht nicht das einzige Ergebnis. RNS polymerase kann auch die Betonung durch die Ausgabe seiner abwärts gelegenen Kontakte, das Aufhalten der Abschrift erleichtern. Der Pause gemachte Übertragen-Komplex hat zwei Optionen: (1) veröffentlichen die werdende Abschrift und beginnen von neuem am Befürworter, oder (2) stellen einen neuen 3'OH auf der werdenden Abschrift an der aktiven Seite über die katalytische Tätigkeit von polymerase der RNS wieder her und beginnen DNA wieder, die knirscht, um Befürworter-Flucht zu erreichen. Wissenschaftler haben den Begriff "vorzeitige Einleitung" ins Leben gerufen, um das unproduktive Radfahren der RNS polymerase vor dem Befürworter-Flucht-Übergang zu erklären. Das Ausmaß der vorzeitigen Einleitung hängt von der Anwesenheit von Abschrift-Faktoren und der Kraft der Befürworter-Kontakte ab.

Verlängerung

Abschrift-Verlängerung schließt die weitere Hinzufügung von ribonucleotides und die Änderung des offenen Komplexes zum transcriptional Komplex ein. RNAP kann nicht anfangen, volle Länge-Abschriften wegen seiner starken Schwergängigkeit dem Befürworter zu bilden. Die Abschrift in dieser Bühne läuft in erster Linie auf kurze RNS-Bruchstücke von ungefähr 9 bp in einem als vorzeitige Abschrift bekannten Prozess hinaus. Sobald der RNAP anfängt, längere Abschriften zu bilden, klärt er den Befürworter. An diesem Punkt werden die Kontakte mit den-10 und-35 Elementen gestört, und der σ Faktor geht RNAP zurück. Das erlaubt dem Rest des RNAP Komplexes voranzukommen, weil der σ Faktor den RNAP Komplex im Platz gehalten hat.

Der 17-bp transcriptional Komplex hat eine 8-bp Hybride der DNA-RNS, d. h. 8 Grundpaare schließen die zum DNA-Schablone-Ufer gebundene RNS-Abschrift ein. Als Abschrift fortschreitet, werden ribonucleotides zum 3' Ende der RNS-Abschrift hinzugefügt, und der RNAP Komplex kommt die DNA voran. Obwohl RNAP nicht scheint, 3'exonuclease Tätigkeit zu haben, die die Korrektur lesende Tätigkeit charakterisiert, die in der DNA polymerase gefunden ist, gibt es Beweise, von denen RNAP an ungleichen Grundpaaren hinken und es korrigieren wird.

Die Hinzufügung von ribonucleotides zur RNS-Abschrift hat einen sehr ähnlichen Mechanismus zur DNA polymerization - es wird geglaubt, dass diese polymerases evolutionär verbunden sind. Aspartyl (Natter), die Rückstände im RNAP auf Mg-Ionen halten werden, die abwechselnd die Phosphate des ribonucleotides koordinieren werden. Das erste Mg wird auf den α-phosphate des hinzuzufügenden NTP halten. Das erlaubt den nucleophilic Angriff 3'OH aus der RNS-Abschrift, einen zusätzlichen NTP zur Kette hinzufügend. Das zweite Mg wird auf den pyrophosphate des NTP halten. Die gesamte Reaktionsgleichung ist:

(NMP) + NTP-> (NMP) + SEITEN

Beendigung

In prokaryotes kann die Beendigung der RNS-Abschrift rho-unabhängig oder rho-abhängig sein:

Rho-unabhängige Abschrift-Beendigung ist die Beendigung der Abschrift ohne die Hilfe des rho Proteins. Die Abschrift eines palindromic Gebiets der DNA verursacht die Bildung einer "Haarnadel"-Struktur von der RNS-Abschrift, die schlingend und auf sich verbindlich ist. Diese Haarnadel-Struktur ist häufig an G-C Grundpaaren reich, es stabiler machend, als die Hybride der DNA-RNS selbst. Infolgedessen bewegt sich die 8 bp Hybride der DNA-RNS im Abschrift-Komplex zu einer 4 bp Hybride. Diese letzten 4 Grundpaare sind schwache A-U-Grundpaare, und die komplette RNS-Abschrift wird der DNA zurückgehen.

RNS polymerase in Bakterien

In Bakterien katalysiert dasselbe Enzym die Synthese von mRNA und ncRNA.

RNAP ist ein großes Molekül. Das Kernenzym hat fünf Subeinheiten (~400 kDa):

• β ': Der β' Subeinheit ist die größte Subeinheit. Der β' Subeinheit enthält einen Teil des aktiven Zentrums, das für die RNS-Synthese verantwortlich ist, und enthält einige der Determinanten für nicht die Folge spezifische Wechselwirkungen mit der DNA und werdenden RNS.
• β: Die β Subeinheit ist die zweitgrößte Subeinheit. Die β Subeinheit enthält den Rest des aktiven Zentrums, das für die RNS-Synthese verantwortlich ist, und enthält den Rest der Determinanten für nicht die Folge spezifische Wechselwirkungen mit der DNA und werdenden RNS.
• α und α: Die α Subeinheit ist die dritte größte Subeinheit und ist in zwei Kopien pro Molekül von RNAP, α und α da. Jede α Subeinheit enthält zwei Gebiete: αNTD (N-Endgebiet) und αCTD (C-Endgebiet). αNTD enthält Determinanten für den Zusammenbau von RNAP. αCTD (C-Endgebiet) enthält Determinanten für die Wechselwirkung mit der Befürworter-DNA, nicht Folge nicht spezifische Wechselwirkungen an den meisten Befürwortern und mit der Folge spezifische Wechselwirkungen an Befürwortern "stromaufwärts Element machend, das enthält", und enthält Determinanten für Wechselwirkungen mit Durchführungsfaktoren.
• ω: Die ω Subeinheit ist die kleinste Subeinheit. Die ω Subeinheit erleichtert Zusammenbau von RNAP und stabilisiert gesammelten RNAP.

Um Befürworter zu binden, verkehrt RNAP Kern mit dem Abschrift-Einleitungsfaktor-Sigma (σ), um RNS polymerase holoenzyme zu bilden. Sigma reduziert die Sympathie von RNAP für die nichtspezifische DNA, während es Genauigkeit dafür vergrößert, Abschrift erlaubend, an richtigen Seiten zu beginnen. Der ganze holoenzyme hat deshalb 6 Subeinheiten: β 'βα und αωσ (~450 kDa).

RNS polymerase in eukaryotes

Eukaryotes haben vielfache Typen von Kern-RNAP, jeder, der für die Synthese einer verschiedenen Teilmenge der RNS verantwortlich ist. Alle werden mit einander und mit bakteriellem RNAP strukturell und mechanistisch verbunden:

• RNS polymerase I synthetisiert pre-rRNA 45 (35 in der Hefe), der in 28, 18 und 5.8S rRNAs reif wird, der die Haupt-RNS-Abteilungen des ribosome bilden wird.
• RNS polymerase II synthetisiert Vorgänger von mRNAs und dem grössten Teil von snRNA und microRNAs. Das ist der am meisten studierte Typ, und wegen des hohen Niveaus der über die Abschrift erforderlichen Kontrolle eine Reihe von Abschrift-Faktoren ist für seine Schwergängigkeit Befürwortern erforderlich.
• RNS polymerase III synthetisiert tRNAs, rRNA 5S und anderer kleiner RNAs, der im Kern und cytosol gefunden ist.
• RNS polymerase IV synthetisiert siRNA in Werken.
• RNS polymerase V synthetisiert RNAs, der an der gesiRNA-leiteten heterochromatin Bildung in Werken beteiligt ist.

Chloroplasten von Eukaryotic enthalten einen RNAP sehr hoch strukturell und mechanistisch ähnlich bakteriellem RNAP ("plastid-verschlüsselter polymerase").

Chloroplasten von Eukaryotic enthalten auch eine Sekunde, strukturell und mechanistisch ohne Beziehung, RNAP ("Kern-verschlüsselter polymerase"; Mitglied der "einzelnen Subeinheit RNAP" Protein-Familie).

Eukaryotic mitochondria enthalten strukturell und mechanistisch RNAP ohne Beziehung (Mitglied der "einzelnen Subeinheit RNAP" Protein-Familie).

RNS polymerase in archaea

Archaeas haben einen einzelnen Typ von RNAP, der für die Synthese der ganzen RNS verantwortlich ist. Archaeal RNAP ist strukturell und mechanistisch zu bakteriellem RNAP und esukaryotic Kern-RNAP I-V, und wird besonders mit eukaryotic Kern-RNAP II nah strukturell und mechanistisch verbunden.

Die Geschichte der Entdeckung der archaeal RNS polymerase ist ziemlich neu. Die erste Analyse des RNAP eines archaeon wurde 1971 getan, als der RNAP von äußerstem halophile Halobacterium cutirubrum isoliert und gereinigt wurde. Überraschend hatte das Enzym ein viel niedrigeres Molekulargewicht als der E. coli RNAP.

Die neuen Röntgenstrahl-Kristallstrukturen von RNAPs von Sulfolobus solfataricus und Sulfolobus shibatae haben das volle Bild dieses komplizierten Enzyms offenbart und haben die Gesamtzahl von identifizierten archaeal Subeinheiten an dreizehn gesetzt.

RNS polymerase in Viren

Poxviruses synthetisieren RNS mit einem Viren-verschlüsselten RNAP, der mit bakteriellem RNAP, archaeal RNAP, und eukaryotic Kern-RNAP I-V strukturell und mechanistisch verbunden wird.

Die meisten anderen Viren, die RNS mit einem Viren-verschlüsselten RNAP synthetisieren, verwenden einen RNAP, der mit bakteriellem RNAP, archaeal RNAP, und eukaryotic Kern-RNAP I-V nicht strukturell und mechanistisch verbunden wird.

Viele Viren verwenden einen DNA-ABHÄNGIGEN der einzelnen Subeinheit RNAP, der mit der einzelnen Subeinheit RNAP von eukaryotic Chloroplasten und mitochondria und, entfernter, zur DNA polymerases und Rückseite transcriptases strukturell und mechanistisch verbunden wird. Vielleicht am weitesten studiert solche einzelne Subeinheit ist RNAP bacteriophage T7 RNS polymerase.

Andere Viren verwenden einen von der RNS abhängigen RNAP (ein RNAP, der RNS als eine Schablone statt der DNA verwendet). Das kommt in negativen Ufer-RNS-Viren und dsRNA Viren vor, von denen beide für einen Teil ihres Lebenszyklus als doppelt gestrandete RNS bestehen. Jedoch enthalten einige positive Ufer-RNS-Viren, wie Kinderlähmung, auch von der RNS abhängigen RNAP.

RNS polymerase Reinigung

RNS polymerase kann auf die folgenden Weisen isoliert werden:

• Durch eine phosphocellulose Säule.
• Durch den Glyzerin-Anstieg centrifugation.
• Durch eine DNA-Säule.
• Durch ein Ion tauschen Säule aus.

Und auch Kombinationen der obengenannten Techniken.

Siehe auch

• Abschrift (Genetik)
• DNA polymerase
• T7 RNS polymerase
• RNS polymerase I
• RNS polymerase II
• RNS polymerase III
• Alpha-amanitin

Links

• DNAi - DNA Interaktiv, einschließlich der Information und des Blitzes klammert auf der RNS Polymerase.
• RNS Polymerase - Synthese-RNS von der DNA-Schablone