Περιεχόμενο
Το ριβονουκλεϊνικό οξύ, ή το RNA, παίζει πολλούς ζωτικούς ρόλους στη ζωή ενός κυττάρου. Λειτουργεί ως αγγελιοφόρος, αναμεταδίδοντας τον γενετικό κώδικα από το δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ, ή το DNA, στον μηχανισμό συνθέσεως πρωτεϊνών του κυττάρου. Το ριβοσωματικό RNA συνδέεται με πρωτεΐνες για να σχηματίσει ριβοσώματα, τα πρωτεϊνικά εργοστάσια του κυττάρου. Μεταφέρετε RNA μεταφέρει τα αμινοξέα σε αναπτυσσόμενους κλώνους πρωτεΐνης, καθώς τα ριβοσώματα μεταφράζουν αγγελιαφόρο RNA. Άλλες μορφές RNA βοηθούν στον έλεγχο της κυτταρικής δραστηριότητας. Η ένζυμο RNA πολυμεράση ή RNAP, η οποία έχει διάφορες μορφές, είναι υπεύθυνη για την επιμήκυνση της αλυσίδας RNA κατά τη διάρκεια της μεταγραφής του DNA.
Δομή πολυμεράσης RNA
Στα ευκαρυωτικά κύτταρα - δηλαδή, τα κύτταρα με οργανωμένους πυρήνες - οι διάφοροι τύποι RNAP επισημαίνονται από I έως V. Κάθε ένα έχει μια ελαφρώς διαφορετική δομή και κάθε μία δημιουργεί ένα διαφορετικό σύνολο RNAs. Για παράδειγμα, το RNAP II είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία αγγελιαφόρου RNA ή mRNA. Τα προκαρυωτικά κύτταρα (τα οποία δεν έχουν οργανωμένους πυρήνες) έχουν έναν τύπο RNAP. Το ένζυμο αποτελείται από αρκετές πρωτεϊνικές υπομονάδες που εκτελούν διάφορες λειτουργίες κατά τη διάρκεια της μεταγραφής. Μια δραστική θέση που περιέχει ένα άτομο μαγνησίου είναι η θέση εντός του ενζύμου στο οποίο επιμηκύνεται το RNA. Ο ενεργός χώρος προσθέτει ομάδες σακχάρου-φωσφορικού στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα RNA και συνδέει νουκλεοτιδικές βάσεις σύμφωνα με τους κανόνες ζευγαρώματος βάσεων.
Σύζευξη βάσης
Το DNA είναι ένα μακρύ μόριο με σκελετό που αποτελείται από εναλλασσόμενες μονάδες ζάχαρης και φωσφορικών. Μία από τις τέσσερις βάσεις νουκλεοτιδίων - μονού ή διπλού δακτυλίου μόρια που περιέχουν άζωτο - κρέμεται από κάθε μονάδα ζάχαρης. Οι τέσσερις βάσεις DNA σημαίνονται Α, Τ, C και G. Η αλληλουχία ζευγών βάσεων κατά μήκος του μορίου ϋΝΑ υπαγορεύει την αλληλουχία αμινοξέων στις πρωτεΐνες που συντίθενται από το κύτταρο. Το DNA συνήθως υπάρχει ως διπλή έλικα στην οποία οι βάσεις των δύο κλώνων δεσμεύονται μεταξύ τους σύμφωνα με τους βασικούς κανόνες: οι βάσεις Α και Τ σχηματίζουν ένα σύνολο ζευγών, ενώ τα C και G σχηματίζουν το άλλο σετ. Το RNA είναι ένα σχετικό μοριακό μόριο που παρατηρεί τους ίδιους κανόνες ζευγαρώματος βάσης κατά τη διάρκεια της μεταγραφής του DNA, εκτός από την υποκατάσταση της βάσης U για το Τ σε RNA.
Έναρξη μεταγραφής
Οι παράγοντες έναρξης της πρωτεΐνης πρέπει να σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα με ένα μόριο RNA πολυμεράσης πριν αρχίσει η μεταγραφή. Αυτοί οι παράγοντες επιτρέπουν στο ένζυμο να δεσμεύεται σε περιοχές προαγωγού - σημεία πρόσδεσης για διαφορετικές μονάδες μεταγραφής - σε έναν κλώνο DNA. Οι μονάδες μεταγραφής είναι αλληλουχίες ενός ή περισσοτέρων γονιδίων, τα οποία είναι τα τμήματα που προσδιορίζουν πρωτεΐνες ενός κλώνου ϋΝΑ. Το σύμπλοκο πολυμεράσης RNA δημιουργεί μία φυσαλίδα μεταγραφής με αποσυμπίεση ενός τμήματος της διπλής έλικας DNA στην αρχή της μονάδας μεταγραφής. Εν συνεχεία το σύμπλοκο ενζύμου αρχίζει να συναρμολογεί RNA με ανάγνωση του κλώνου μήτρας ϋΝΑ μία βάση κάθε φορά.
Επιμήκυνση και τερματισμός
Το σύμπλοκο πολυμεράσης RNA μπορεί να κάνει πολλές εσφαλμένες εκκινήσεις πριν αρχίσει η επιμήκυνση. Σε μια λανθασμένη εκκίνηση, το ένζυμο μεταγράφει περίπου 10 βάσεις και μετά διακόπτει τη διαδικασία και επανεκκινεί. Η επιμήκυνση μπορεί να ξεκινήσει μόνο όταν το RNAP απελευθερώνει τους αρχικούς πρωτεϊνικούς παράγοντες που την αγκυρώνουν στην περιοχή προαγωγού ϋΝΑ. Μόλις η επιμήκυνση βρίσκεται σε εξέλιξη, το ένζυμο συγκεντρώνει παράγοντες επιμήκυνσης για να βοηθήσει την μετακίνηση της φυσαλίδας μεταγραφής προς τα κάτω στον κλώνο του DNA. Το κινούμενο RNAP μόριο επιμηκύνει τον νέο κλώνο RNA προσθέτοντας μονάδες σακχάρου-φωσφορικού άλατος και βάσεις νουκλεοτιδίων που συμπληρώνουν τις βάσεις στο πρότυπο DNA. Αν το RNAP ανακαλύψει μια λανθασμένη βάση, μπορεί να διασπάσει και να επανασυνθέσει το διακεκομμένο τμήμα RNA. Η μεταγραφή τελειώνει όταν το ένζυμο διαβάζει μια ακολουθία διακοπής στο πρότυπο DNA. Κατά τον τερματισμό, το ένζυμο RNAP απελευθερώνει την μεταγραφή RNA, τους πρωτεϊνικούς παράγοντες και το πρότυπο DNA.