आरएनए पॉलीमरेज़ और प्रतिलेखन प्रारंभन

आरएनए पॉलीमरेज़ डीएनए-निर्भर एंजाइम होते हैं जो डीएनए टेम्पलेट से आरएनए का संश्लेषण करते हैं, और प्रतिलेखन प्रारंभन दर-सीमित करने वाला पहला चरण है जिसमें एंजाइम एक प्रमोटर का पता लगाता है, डीएनए को खोलता है और आरएनए बनाना शुरू करता है। चूंकि प्रारंभन वह जगह है जहां अधिकांश विनियमन अभिसरित होता है, पॉलीमरेज़ की संरचना और वे चरण जो इसे एक जीन के लिए प्रतिबद्ध करते हैं, जीन अभिव्यक्ति को समझने के लिए केंद्रीय हैं।

Definition

डीएनए-निर्देशित आरएनए पॉलीमरेज़ ऐसे एंजाइम होते हैं जो राइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट से आरएनए के टेम्पलेट-निर्देशित संश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं; प्रतिलेखन प्रारंभन प्रमोटर बंधन से लेकर खुले-कॉम्प्लेक्स के निर्माण तक, पहले फॉस्फोडिएस्टर बंधों के संश्लेषण और दीर्घीकरण में पलायन तक के चरणों का समूह है।

Scope

यह विषय उत्प्रेरक आरएनए पॉलीमरेज़ एंजाइम और प्रारंभन की घटनाओं को शामिल करता है: प्रमोटर पहचान (बैक्टीरिया में सिग्मा कारकों के माध्यम से, यूकेरियोट्स में सामान्य प्रतिलेखन कारकों के माध्यम से), खुले-कॉम्प्लेक्स का निर्माण, अबॉर्टिव प्रारंभन और उत्पादक दीर्घीकरण में प्रमोटर से पलायन। यह एंजाइम और इसके पहले प्रतिबद्धता चरण को यांत्रिक रूप से मानता है और संदर्भ-शैक्षणिक है, नैदानिक मार्गदर्शन नहीं।

Core questions

• आरएनए पॉलीमरेज़ एक प्रमोटर को कैसे पहचानता है और अपने सक्रिय स्थल को प्रारंभिक स्थल पर कैसे स्थापित करता है?
• एक बंद प्रमोटर कॉम्प्लेक्स को प्रतिलेखन-सक्षम खुले कॉम्प्लेक्स में क्या परिवर्तित करता है?
• प्रमोटर पलायन एक विशिष्ट, अक्सर दर-सीमित करने वाला, चरण क्यों है?

Key concepts

• कोर एंजाइम और होलोएंजाइम
• सिग्मा कारक (बैक्टीरियल) और सामान्य प्रतिलेखन कारक (यूकेरियोटिक)
• बंद और खुले प्रमोटर कॉम्प्लेक्स
• अबॉर्टिव प्रारंभन
• प्रमोटर पलायन
• सक्रिय स्थल पर दो-धातु-आयन उत्प्रेरण

Mechanisms

प्रारंभन तब शुरू होता है जब आरएनए पॉलीमरेज़, एक विशिष्टता कारक द्वारा निर्देशित, एक बंद कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए प्रमोटर डीएनए को बांधता है; स्थानीय अनवाइंडिंग तब एक खुला कॉम्प्लेक्स उत्पन्न करती है जो सक्रिय-स्थल फांक में टेम्पलेट स्ट्रैंड को उजागर करती है। एंजाइम प्रमोटर से बचने और प्रक्रियात्मक दीर्घीकरण में प्रवेश करने के लिए अपने प्रारंभन कारक को जारी करने से पहले बार-बार अबॉर्टिव चक्रों में छोटे आरएनए का संश्लेषण करता है। आरएनए पॉलीमरेज़ II की उच्च-रिज़ॉल्यूशन संरचनाओं ने संरक्षित सक्रिय-स्थल वास्तुकला और क्लैंप को दिखाया जो इन संक्रमणों को रेखांकित करते हैं, और एकल-अणु और नवजात-आरएनए अध्ययनों से पता चला है कि प्रारंभन कारक प्रतिधारण और पोस्ट-प्रारंभन ठहराव प्रारंभन से दीर्घीकरण में संक्रमण की व्यापक विशेषताएं हैं।

Clinical relevance

आरएनए पॉलीमरेज़ चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण एंटीबायोटिक दवाओं और विषाक्त पदार्थों के लक्ष्य हैं (उदाहरण के लिए, बैक्टीरियल पॉलीमरेज़ पर कार्य करने वाले एजेंट, और यूकेरियोटिक पॉल II पर कार्य करने वाले एमाटॉक्सिन), और परिवर्तित प्रारंभन रोग जीन कार्यक्रमों में योगदान देता है। यह प्रविष्टि संदर्भ स्तर पर एंजाइमोलॉजी का वर्णन करती है और उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

यह खोज कि यूकेरियोट्स में कई डीएनए-निर्भर आरएनए पॉलीमरेज़ होते हैं (रोएडर और रटर, 1969) ने उन एंजाइमों को प्रतिष्ठित किया जो विभिन्न जीन वर्गों के प्रतिलेखन को प्रारंभ करते हैं। क्रैमर, बुशनेल और कोर्नबर्ग द्वारा आरएनए पॉलीमरेज़ II की 2001 की परमाणु संरचना ने उत्प्रेरक मशीन की एक यांत्रिक तस्वीर दी, और जीनोम-स्केल नवजात-आरएनए विधियों ने बाद में प्रारंभन को एक गतिशील, अक्सर रुके हुए चरण के रूप में फिर से दिखाया।

Key figures

• Robert G. Roeder
• Roger Kornberg
• Patrick Cramer
• Richard H. Ebright

Seminal works

• roeder-rutter-1969
• cramer-2001

Frequently asked questions

कोर एंजाइम और होलोएंजाइम में क्या अंतर है?

कोर एंजाइम में आरएनए बनाने की उत्प्रेरक गतिविधि होती है, जबकि होलोएंजाइम एक प्रारंभन विशिष्टता कारक (जैसे बैक्टीरियल सिग्मा) जोड़ता है जो इसे प्रमोटरों को पहचानने और सही स्थल पर प्रतिलेखन शुरू करने देता है।

प्रमोटर पलायन को एक अलग चरण क्यों माना जाता है?

पहला छोटा आरएनए बनाने के बाद, पॉलीमरेज़ अक्सर प्रमोटर के साथ संपर्क तोड़ने और प्रक्रियात्मक दीर्घीकरण के लिए प्रतिबद्ध होने से पहले अबॉर्टिव उत्पादों को छोड़ता और फिर से बनाता है, इसलिए पलायन एक विशिष्ट, विनियमित संक्रमण है।