RNA پلیمراز و آغاز رونویسی
RNA پلیمرازها آنزیمهای وابسته به DNA هستند که RNA را از روی یک الگوی DNA سنتز میکنند و آغاز رونویسی، مرحله اول محدودکننده سرعت است که در آن آنزیم یک پروموتر را پیدا میکند، DNA را باز میکند و شروع به ساخت RNA میکند. از آنجا که بیشتر تنظیمات در مرحله آغاز همگرا میشوند، ساختار پلیمراز و مراحلی که آن را به یک ژن متعهد میکند، برای درک بیان ژن محوری هستند.
Definition
RNA پلیمرازهای وابسته به DNA آنزیمهایی هستند که سنتز RNA را از ریبونوکلئوزید تریفسفاتها با استفاده از الگو کاتالیز میکنند؛ آغاز رونویسی مجموعهای از مراحل است که از اتصال به پروموتر از طریق تشکیل کمپلکس باز تا سنتز اولین پیوندهای فسفودیاستر و فرار به سمت طویلسازی را شامل میشود.
Scope
این موضوع شامل آنزیم کاتالیتیک RNA پلیمراز و رویدادهای آغاز رونویسی است: شناسایی پروموتر (در باکتریها از طریق فاکتورهای سیگما، در یوکاریوتها از طریق فاکتورهای رونویسی عمومی)، تشکیل کمپلکس باز، آغاز رونویسی ناقص و فرار از پروموتر به سمت طویلسازی مولد. این موضوع آنزیم و اولین مرحله تعهد آن را به صورت مکانیکی بررسی میکند و یک منبع آموزشی-مرجع است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- چگونه RNA پلیمراز یک پروموتر را شناسایی میکند و جایگاه فعال خود را در محل شروع قرار میدهد؟
- چه چیزی یک کمپلکس پروموتر بسته را به یک کمپلکس باز با قابلیت رونویسی تبدیل میکند؟
- چرا فرار از پروموتر یک مرحله متمایز و اغلب محدودکننده سرعت است؟
Key concepts
- آنزیم هسته و هولوآنزیم
- فاکتور سیگما (باکتریایی) و فاکتورهای رونویسی عمومی (یوکاریوتی)
- کمپلکسهای پروموتر بسته و باز
- آغاز رونویسی ناقص
- فرار از پروموتر
- کاتالیز دو یون فلزی در جایگاه فعال
Mechanisms
آغاز رونویسی زمانی شروع میشود که RNA پلیمراز، با هدایت یک فاکتور اختصاصی، به DNA پروموتر متصل میشود تا یک کمپلکس بسته تشکیل دهد؛ سپس باز شدن موضعی منجر به تولید یک کمپلکس باز میشود که رشته الگو را در شکاف جایگاه فعال در معرض دید قرار میدهد. آنزیم RNAهای کوتاه را در چرخههای ناقص مکرر سنتز میکند قبل از اینکه از پروموتر فرار کند و فاکتور آغاز خود را آزاد کند تا وارد مرحله طویلسازی پیشرونده شود. ساختارهای با وضوح بالا از RNA پلیمراز II معماری جایگاه فعال و گیره حفظ شده را نشان دادند که زیربنای این گذارها هستند، و مطالعات تکمولکولی و RNA تازه سنتز شده نشان دادند که حفظ فاکتور آغاز و توقف پس از آغاز رونویسی ویژگیهای گستردهای از گذار از آغاز رونویسی به طویلسازی هستند.
Clinical relevance
RNA پلیمرازها اهداف آنتیبیوتیکها و سموم مهم بالینی هستند (به عنوان مثال، عوامل مؤثر بر پلیمراز باکتریایی، و آماتوکسینهای مؤثر بر Pol II یوکاریوتی)، و آغاز رونویسی تغییر یافته به برنامههای ژنی بیماریزا کمک میکند. این مدخل آنزیمشناسی را در سطح مرجع توصیف میکند و راهنمایی درمانی ارائه نمیدهد.
History
کشف اینکه یوکاریوتها حاوی چندین RNA پلیمراز وابسته به DNA هستند (Roeder و Rutter، 1969) آنزیمهایی را که آغاز رونویسی کلاسهای مختلف ژنی را انجام میدهند، متمایز کرد. ساختار اتمی RNA پلیمراز II در سال 2001 توسط Cramer، Bushnell و Kornberg یک تصویر مکانیکی از ماشین کاتالیتیک ارائه داد، و روشهای RNA تازه سنتز شده در مقیاس ژنوم بعداً آغاز رونویسی را به عنوان یک مرحله پویا و اغلب متوقف شده نشان دادند.
Key figures
- Robert G. Roeder
- Roger Kornberg
- Patrick Cramer
- Richard H. Ebright
Related topics
Seminal works
- roeder-rutter-1969
- cramer-2001
Frequently asked questions
- تفاوت بین آنزیم هسته و هولوآنزیم چیست؟
- آنزیم هسته فعالیت کاتالیتیکی برای ساخت RNA را دارد، در حالی که هولوآنزیم یک فاکتور اختصاصی آغاز رونویسی (مانند سیگمای باکتریایی) را اضافه میکند که به آن اجازه میدهد پروموترها را شناسایی کرده و رونویسی را در محل صحیح آغاز کند.
- چرا فرار از پروموتر یک مرحله جداگانه در نظر گرفته میشود؟
- پس از ساخت اولین RNA کوتاه، پلیمراز اغلب محصولات ناقص را آزاد کرده و دوباره میسازد قبل از اینکه تماسهای خود را با پروموتر قطع کند و به طویلسازی پیشرونده متعهد شود، بنابراین فرار یک گذار متمایز و تنظیم شده است.