Toti cei care studiaza biologie moleculara, biochimie, inginerie genetică, și un număr de alte cunoștințe în domeniu, mai devreme sau mai târziu, pune întrebarea: ce este funcția ARN-polimerazei? Acesta este un subiect destul de complex, care este încă complet neexplorat, dar, cu toate acestea, se știe că va fi aprins ca parte a articolului.
informații generale
Este necesar să ne amintim că există ARN-polimerazei eucariotelor și procariote. Primul este împărțită în trei tipuri, fiecare dintre care este responsabil pentru transcrierea genelor grup separat. Aceste enzime sunt numerotate pentru simplitate, ca prima, a doua și a treia ARN polimerazei. Procariotele, structura din care non-nucleare, atunci când este transcrisă funcționează în conformitate cu diagrama simplificată. Prin urmare, pentru claritate, pentru a capta cât mai multe informații posibil eucariotelor vor fi tratate. ARN polimeraze sunt structural similare. Se crede că acestea nu conțin mai puțin de 10 lanțuri polipeptidice. Astfel, ARN polimeraza sintetizeze 1 (transcrie) gene care sunt traduse ulterior în diferitele proteine. Al doilea angajat gene transcriere, care sunt traduse ulterior în proteine. ARN polimeraza 3 prezintă diferite enzime stabile cu greutate moleculară mică, care sunt moderat sensibile la alfa amatinu. Dar nu ne-am decis asupra a ceea ce este exact ARN-polimerazei! Așa-numitele enzime care sunt implicate în sinteza moleculelor de acid ribonucleic. În sens restrâns înțeles prin această polimerază ARN dependentă de ADN, care operează pe baza matricei acidului dezoxiribonucleic. Enzimele sunt esențiale pentru o funcționare îndelungată și cu succes a organismelor vii. ARN polimeraza poate fi găsit în toate celulele și multe virusuri.
Împărțirea pe specificul
În funcție de compoziția subunității a ARN polimeraze sunt împărțite în două grupe:
- Prima se referă la un transcriind număr mic de gene in genomul de simplu. Pentru funcționarea în acest caz, nu are nevoie de un impact complex de reglementare. Prin urmare, aici se referă la toate enzimele care constau dintr-o singură subunitate. Ca exemplu poate induce ARN polimeraza bacteriofagului și mitocondrii.
- Acest grup include toate polimerază și bacteriile ARN eucariote, care sunt dificil de aranjat. Ele sunt complicate complexe de proteine mnogosubedinichnye care pot transcrie mii de gene diferite. În timpul funcționării, aceste gene răspund la un număr mare de semnale de reglementare, care sunt primite de la factorii de proteine și nucleotide.
O astfel de diviziune structurală și funcțională este mai degrabă condiționată și o simplificare a situației reale.
Ce face ARN-polimerazei I?
Acestea au fost stabilite în funcție de educație a transcrieri primare de gene ARNr, adică, acestea sunt cele mai importante. Acestea din urmă sunt mai cunoscute sub denumirea de 45S-ARN. Lungimea lor este de aproximativ 13 000 de nucleotide. Din aceasta se formează 28S ARN, 18S-5.8S ARN-ARN. Datorită faptului că acestea sunt create de un singur transkriptor, organismul primește o „garanție“ că moleculele vor fi formate în cantități egale. În același timp, crearea de ARN-ului merge direct doar 7000 nucleotide. Restul transcriptul este degradat în nucleu. La un astfel de reziduu mare se crede că este necesar pentru stadiile incipiente ale formării ribozomi. Numărul acestor polimeraze în celulele de ființe superioare situându-se în jurul valorii de marca de 40 de mii de unități.
Cum este organizat?
Astfel, avem prima ARN polimerază (molecule procariote-structură) este considerată bună. În acest caz, subunitatea mare, așa cum, de altfel, și un mare număr de alte polipeptide cu greutate moleculară mare, există în mod clar domenii funcționale și structurale distinse. In timpul clonarea genelor și pentru a determina structura lor primară au fost identificate de către oamenii de știință evolutionarily porțiuni conservate ale lanțurilor. Folosind o expresie bună, cercetatorii au fost efectuate, de asemenea, analiza mutațională care ne permite să vorbim despre semnificația funcțională a domeniilor individuale. În acest scop, folosind mutageneza direcționată pe situs pentru a schimba lanțurile polipeptidice individuale, și astfel de subunități de aminoacizi modificate utilizate în asamblarea de enzime cu analiza ulterioară a proprietăților, care au fost obținute în structurile de date. Sa observat că, datorită organizării primei ARN polimerazei în prezența alfa-amatina (o substanță foarte toxică, care se obține dintr-o ciupercă pal) nu reacționează.
funcționare
Atât primul cât și al doilea ARN polimerazei poate exista în două forme. Una dintre ele poate acționa pentru a iniția transcrierea specifică. Al doilea - un ARN polimerază dependentă de ADN. Această atitudine se manifestă în cea mai mare operațiune a activității. Subiect studiat mai mult, dar acum știm că depinde de doi factori de transcripție, care sunt denumite SL1 și UBF. Mai ales acesta din urmă - că poate comunica direct cu promotorul, în timp ce SL1 UBF necesită prezența. Deși s-a stabilit experimental că ADN-dependentă a polimerazei ARN pot participa la transcrierea la un nivel minim și fără prezența acestuia. Dar, pentru funcționarea normală a acestui mecanism este încă nevoie de UBF. De ce? În mod semnificativ nu a reușit până în prezent să se stabilească cauza acestui comportament. Una dintre cele mai populare explicație sugerează că UBF susține un fel de stimulent transcriere ADNr, atunci când ea crește și se dezvoltă. Când are loc faza de odihna, apoi menținută la nivelul minim necesar de funcționare. O parte din factori de transcriere nu este critică pentru el. Aici, astfel de lucrări ARN-polimerazei. Funcția acestei enzime permite acceptă redarea mici „blocuri“ ale corpului, din cauza la care este actualizat constant de zeci de ani.
Al doilea grup de enzime
funcționarea lor este reglementată de ansamblul de multiprotein promotori preinitsiatornogo complexe de clasa a doua. Cel mai adesea acest lucru este exprimat în activitatea proteinelor speciale - activatori. Ca exemplu este TBP. Este factori care fac parte din TFIID asociate. Ei - o tinta pentru p53, NF kappa B, și așa mai departe. Influența sa în procesul de reglementare și să furnizeze proteine numite coactivators. Exemple sunt Gcn5. De ce avem nevoie de aceste proteine? Acestea servesc ca adaptori care personalizează interacțiunea dintre activatori si factori care sunt în complexul preinitsiatorny. Pentru a corecta transcriere a avut loc, trebuie să aveți factorii de inițiator necesare. În ciuda faptului că șase dintre ele, interacționează direct cu promotorul poate fi singurul. Pentru alte cazuri necesită complex preformat al unui al doilea ARN polimerazei. Mai mult decât atât, în timpul acestor procese sunt elemente proximale adiacente - numai 50-200 perechi de locul unde este pornit transcriere. Acestea conțin o indicație a legării proteinelor activator.
caracteristici specifice
Are structura subunitate a enzimelor de origine diferită asupra rolului lor funcțional în transcrierea? Răspunsul exact la această întrebare este nu, dar a crezut că este probabil pozitiv. Cum a ARN-polimerazei afecteaza? funcții enzimatice structură simplă - o serie limitată de transcriere a genelor (sau chiar și o mică porțiune). Exemple sunt sinteza ARN-ului primerii fragmente Okazaki. Specificitatea promotor al ARN polimerază de bacterii si bacteriofagilor este ca enzimele sunt deținătorii de structuri simple și sunt diverse. Acest lucru poate fi văzut în procesul de replicare a ADN - ului in bacterii. Deși putem considera aceasta: structură complexă atunci când a studiat genomul T chiar și fagi, în timpul dezvoltării, sa observat că repetă comutarea între diferite grupuri de gene de transcriere, sa constatat că complexul utilizat pentru această gazdă polimerazei ARN. Adică, o simplă enzimă, în astfel de cazuri nu este indusă. Aceasta implică o serie de consecințe:
- ARN polimeraza eucariotelor și bacteriile trebuie să fie capabil să recunoască diferiți promotori.
- Este necesar ca enzima are un răspuns specific la diferite proteine regulatoare.
- ARN polimeraza trebuie să fie în măsură să schimbe recunoașterea specificității secvenței nucleotidice ADN matriță. Pentru a face acest lucru, utilizați o varietate de efectori proteine.
Prin urmare, nevoia organismului pentru elemente suplimentare „clădire“. Proteinele ajuta la transcrie complexul ARN-polimerazei pentru a-și îndeplini atribuțiile sale. Acest lucru este valabil, pentru cea mai mare, structura complexă a enzimelor, în care posibilitățile de punere în aplicare a unui program amplu de informații genetice. Din cauza diferitelor probleme, putem observa un fel de structura ierarhie a ARN polimerazei.
Cum procesul de transcriere?
Există o genă responsabilă pentru asigurarea legăturii cu ARN polimerazei? Pentru a începe de transcriere: procesul în eucariotelor are loc în nucleu. In procariote, curge în interiorul microorganismului. Relația dintre polimerază este un principiu structural de bază al unei molecule de împerechere individuale complementare. Cu privire la problemele de interacțiune se poate spune că ADN-ul este doar un șablon și nu se schimbă în timpul transcrierii. Deoarece ADN-ul este o enzimă holistică, lucru este sigur, că o anumită genă este responsabilă pentru acest polimer poate fi, dar va fi un timp foarte lung. Nu trebuie să uităm că ADN-ul conține 3,1 miliarde de resturi de nucleotide. Prin urmare, mai potrivit să spunem că pentru fiecare tip de ARN întâlnește ADN-ul său. Pentru fluxul reacției polimerazei are nevoie de substraturi de energie și ribonukle-ozidtrifosfato. Dacă sunt formate 3“, obligațiuni 5'-fosfodiesterice între ribonukleozidmonofosfatami. sinteza ARN Molecule începe în anumite secvențe de ADN (promotori). Procesul se termină la situsuri de terminare (terminare). Site-ul, care este implicat aici este numit transcriptie. În eucariotelor, există, de obicei, doar o singură genă, în timp ce procariote poate poseda, de asemenea, mai multe bucăți de cod. Fiecare transcriptie are zona uninformative. Acestea sunt situate secvențe de nucleotide specifice, care interacționează cu factorii de reglare a transcrierii menționate mai sus.
ARN polimerazei bacteriene
Aceste microorganisme o enzimă este responsabilă pentru sinteza ARNm, ARNr și ARNt. Molecula medie a polimerazei are o aproximativ 5 subunități. Două dintre acestea servesc drept enzimă membri de legare. O altă subunitate implicată în inițierea sintezei. Există, de asemenea, o componentă a enzimei nespecifice pentru comunicarea cu ADN-ul. Și ultima subunitatea a fost aducerea ARN polimerazei într-o formă de lucru. Este de notat faptul că moleculele de enzimă nu sunt într-un „liber“ de navigație în citoplasmă bacteriilor. Atunci când se utilizează ARN polimerazele, atunci ele se leagă regiunile ADN nespecifici și așteaptă până când se deschide promotorul activ. Un pic distras de la subiect, trebuie spus că bacteria este foarte convenabil pentru a studia proteinele și influența lor asupra polimerazei acidului ribonucleic. Mai ales convenabil pentru ei să experimenteze pe stimularea sau inhibarea elementelor individuale. Datorită ratei mari de reproducere poate fi relativ obține rapid rezultatul dorit. Din păcate, studiul uman nu poate fi realizat într-un ritm rapid, datorită diversității noastre structurale.
ARN polimeraza „prins“ sub diferite forme?
Aceasta vine la o concluzie logică articol. Atenția principală a fost acordată eucariotele. Dar există încă Archaea și viruși. Deci, vrei să plătească un pic de atenție și de aceste forme de viață. Activitatea vitală a archean există doar un singur grup de ARN polimeraze. Dar este foarte similară în proprietățile sale cu cele trei eucariotelor asociații. Mulți oameni de știință au sugerat că ceea ce putem vedea de la Arche de fapt, un strămoș evolutiv al polimerazelor specializate. Este de asemenea interesant, și structura virusurilor. Dupa cum am scris anterior, nu toate aceste organisme au propria lor polimerază. Și în cazul în care este, este o singură subunitate. Se crede că enzimele virale derivate din ADN polimerazele, în loc de structuri de ARN complexe. Deși, datorită diversității acestui grup de microorganisme de punere în aplicare diferite întâlnește un mecanism biologic dat.
concluzie
Din păcate, omenirea nu are încă informațiile necesare vsoy necesare pentru o înțelegere a genomului. Și că numai el ar fi putut face! Aproape toate bolile sunt de fapt doar o baza genetica - acest lucru este valabil mai ales pentru virușii care ne oferă în mod constant probleme la infecții și așa mai departe. Cele mai complexe si incurabile boli - acestea sunt, de asemenea, de fapt, depind în mod direct sau indirect asupra genomului uman. Când învățăm să înțelegem în ei înșiși și se vor aplica aceste cunoștințe în beneficiul unui număr mare de probleme și boli vor înceta pur și simplu să mai existe. Acum, un lucru din trecut, multe boli teribile anterior, cum ar fi variola, ciuma. Noțiuni de bază gata pentru a merge oreion, tuse convulsivă. Dar să nu se relaxeze, pentru că ne confruntăm cu un număr mai mare de provocări diferite pe care aveți nevoie pentru a găsi răspunsul. Și va fi găsit, pentru că o să facă acest lucru.