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RNA聚合酶定义、类型和功能(原核RNA聚合酶真核RNA聚合酶作用介绍)

发布时间:2022-01-20 10:09:11 阅读:131232次 来源:百度学术

  核糖核酸 (RNA)聚合酶 (RNAP) 酶是一种多亚基酶,可将其活性用于催化从 DNA 模板合成的 RNA 的转录过程。

  因此,RNA聚合酶负责在转录过程中将DNA序列复制成RNA序列。

  RNA聚合酶的功能是控制转录过程,通过该过程将存储在DNA中的信息复制成新的信使RNA(mRNA)分子。

  在转录过程中,RNA 聚合物与模板 DNA 同步,模板 DNA 在 5' 到 3' 方向合成。

  RNA聚合酶与蛋白质相互作用,使其能够催化RNA的合成。

  合作蛋白有助于实现 RNA 聚合酶的特异性结合,帮助解开 DNA 的双重化学结构,调节 RNA 聚合酶的酶活性并控制转录速度。

  RNA 聚合酶具有中断机制,因此它每分钟连续合成超过 4000 个碱基的 RNA 聚合物,但它们偶尔会暂停或停止以保持保真度。

  RNA聚合酶是一种在转录过程中负责将DNA序列复制成RNA序列的酶。作为由蛋白质亚基组成的复杂分子,RNA聚合酶控制着转录过程,在此过程中,存储在DNA分子中的信息被复制到新的信使RNA分子中。

RNA 聚合酶

  在所有物种中都发现了 RNA 聚合酶,但这些蛋白质的数量和组成因分类群而异。

  例如,细菌含有单一类型的 RNA 聚合酶,而真核生物(多细胞生物和酵母)含有三种不同类型。

  尽管存在这些差异,但转录机制之间存在惊人的相似之处。

  例如,所有物种都需要一种可以调节转录的机制,以实现基因表达的空间和时间变化。

  RNA聚合酶的类型

  原核生物(细菌、病毒、古生菌)具有单一类型的 RNA 聚合酶,可合成所有 RNA 亚型,而真核生物(多细胞生物)具有 5 种不同类型的 RNA 聚合酶,它们在不同 RNA 分子的合成中发挥不同的功能。

  原核RNA聚合酶

  原核生物具有单一类型的 RNA 聚合酶 (RNAP),可合成所有类型的 RNA,即 mRNA、tRNA、rRNA、sRNA。

  RNA 聚合酶分子由 2 个结构域和 5 个亚基组成:

  核心和全酶

  亚基(β、β'、α(αI 和 αII)、ω、)

  启动子是准确和特异性启动转录所需的DNA序列,也是RNA聚合酶准确结合启动转录的DNA序列。

  “a”亚基由两个不同的结构域组成。N端结构域(a-NTD)和C端。

  N-末端参与形成a2的二聚化和RNA聚合酶的进一步组装。

  C 末端结构域的功能例如与 rRNA 和 tRNA 基因启动子处的上游启动子 (UP) DNA 序列结合,并与几种转录激活因子进行通信。

  每个子单元结构如下:

  原核RNA聚合酶亚基

原核RNA聚合酶亚基

  真核RNA聚合酶

  有 5 种已知类型的 RNA 聚合酶,每种都负责合成特定的 RNA 亚型。这些包括:

  RNA 聚合酶 I 合成前 rRNA 45S(酵母中的 35S),它成熟并形成核糖体的主要 RNA 部分。

  RNA 聚合酶 II 合成 mRNA 和大多数 snRNA 和 microRNA 的前体。

  RNA 聚合酶 III 合成 tRNA、rRNA 5S 和其他存在于细胞核和胞质溶胶中的小 RNA。

  在植物中发现的 RNA 聚合酶 IV 和 V 还不是很清楚,但是它们可以制造 siRNA。植物叶绿体编码 ssRNAPs 并使用细菌样 RNA 聚合酶。

  每个核 RNA 聚合酶都是一个大的蛋白质分子,大约有 8 到 14 个亚基,每个的分子量约为 500,000。

  它们通常具有 3 个亚基,a、b 和 b'。最大的亚基是 b 和 b'。

  这些亚基用作催化促进剂和蛋白质组装。

  这些聚合酶中的每一种都具有不同的功能:

  RNA聚合酶I

  这种酶位于细胞的核仁中。

  它是一种特殊的核亚结构,其中核糖体 RNA (rRNA) 通过转录合成并组装成核糖体。

  rRNA 是核糖体的组成元素,在翻译过程中很重要。

  因此,RNA 聚合酶 I 可以合成除 5S rRNA 之外的几乎所有 rRNA。

  在酵母中,该酶具有 600kDa 的质量和 13 个亚基。

  RNA聚合酶Ⅱ

  这种酶位于细胞核中。

  大多数拥有 RNA 聚合酶 II 的生物体都有一个 12 亚基的 RNAP II(质量约为 550 kDa)

  它在结构上由全酶和介质组成,具有一般转录因子 (GTF)。

  它们包含转录因子和转录调节因子。

  它通过合成编码真核细胞中的核前体mRNA(原核细胞中的mRNA)的所有蛋白质来发挥作用。

  它负责转录大部分真核基因,尤其是在人类基因中发现的基因。

  RNA聚合酶I I I

  它位于细胞核中。

  RNA 聚合酶 III 具有 14 个或更多不同的亚基,质量约为 700 kDa。

  它的功能是转录转移 RNA (tRNA)、核糖体 RNA (rRNA) 和其他小 RNA。

  它的一些目标点对于细胞的正常运作很重要

  RNA聚合酶IV和V

  它们仅存在于植物中,它们在细胞核中形成小干扰 RNA 和异染色质时发挥联合作用。

  在植物中,RNA 聚合酶存在于叶绿体(质体)和线粒体中,由线粒体 DNA 编码。

  这些酶与细菌 RNA 聚合酶的关系比与核 RNA 聚合酶的关系要大得多。

  它们的功能是催化细胞器基因的特异性转录。

  RNA聚合酶的功能

  通常,RNA分子是一种信使分子,用于将DNA编码的信息输出细胞核外,以在细胞质中合成蛋白质。

  RNA聚合酶用于生产具有广泛作用的分子,其中一项功能是调节响应细胞需求而形成的RNA转录物的数量和类型。

  RNA聚合酶与羧基末端的不同分子蛋白、转录因子和信号分子相互作用,从而调节其机制,在多细胞(真核)生物的基因表达和基因特化中起主要作用。

  RNA 酶还确保 DNA 转化为 RNA(转录)过程中的不规则和错误。如确保在新合成的RNA链中加入正确的核苷酸,插入与DNA链模板互补的正确氨基酸碱基。

  当插入正确的核苷酸后,RNA 聚合酶可以催化并延长 RNA 链,同时校对新链并去除不正确的碱基。

  RNA 聚合酶还参与 RNA 的转录后修饰,将它们转化为功能分子,促进分子从细胞核运输到它们的作用位点。

  除了在蛋白质合成中的作用外,RNA 还具有其他功能,例如

  蛋白质编码

  基因表达调控

  充当酶

  非编码 RNA (ncRNA) 形成配子

  调节分子的产生。

本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hydt/749.html

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