RNA 중합효소와 전사 개시

RNA를 합성하는 효소와 유전자를 찾아 DNA를 녹이고 전사체 합성을 시작하는 신중하게 통제된 첫 단계.

Definition

RNA 중합효소는 DNA를 주형으로 하여 RNA 합성을 촉매하는 다중 소단위체 효소이며, 전사 개시는 중합효소가 적절한 인자들과 함께 프로모터를 인식하고, DNA 이중 나선을 열고, 시작 부위에서 RNA 합성을 시작하는 일련의 조절된 단계입니다.

Scope

이 주제는 RNA 중합효소의 구조와 촉매 작용, 그리고 개시 과정(프로모터 인식, 폐쇄 복합체 및 개방 복합체 형성, 불완전 개시, 생산적 신장으로의 전환)을 다룹니다. 이는 세균의 단일 중합효소 개시와 진핵생물의 다중 중합효소, 인자 의존적 개시를 대조합니다. 프로모터 서열과 조절 전사 인자는 관련 주제에서 더 자세히 다룹니다.

Core questions

• RNA 중합효소의 구조는 무엇이며 어떻게 합성을 촉매합니까?
• 효소는 유전자가 어디에서 시작하는지 어떻게 인식합니까?
• 폐쇄 프로모터 복합체가 개방 복합체로 전환될 때 어떤 일이 발생합니까?
• 세균과 진핵생물 간의 개시 과정은 어떻게 다릅니까?

Key theories

개방 복합체 형성

생산적인 개시를 위해서는 중합효소가 프로모터 DNA의 짧은 부분을 녹여 개방 복합체를 형성해야 하며, 이 복합체에서는 주형 가닥이 활성 부위에 노출되어 첫 번째 뉴클레오타이드가 결합할 수 있습니다.

인자 유도 프로모터 선택

세균 중합효소는 교환 가능한 시그마 인자를 사용하여 프로모터를 선택하는 반면, 진핵생물 중합효소는 일반 전사 인자들의 집합체에 의존하여 개시의 특이성과 주요 조절 지점을 제공합니다.

Mechanisms

촉매 중심을 포함하는 핵심 중합효소는 개시 인자(세균에서는 시그마 인자; 진핵생물에서는 일반 전사 인자)와 결합하여 프로모터를 인식하고 폐쇄 복합체를 형성합니다. 그 후 이중 나선이 녹아 주형 가닥을 노출시키는 개방 복합체가 됩니다. 효소는 뉴클레오타이드를 연결하기 시작하며, 종종 여러 개의 짧은 불완전 전사체를 방출하다가 프로모터를 벗어나 개시 인자를 제거하고 진행성 신장 단계로 들어갑니다.

Clinical relevance

세균 RNA 중합효소는 중요한 항생제의 표적이며, 진핵생물 개시 인자는 질병과 관련되어 약물 표적으로 연구됩니다. 이는 임상적 조언이 아닌 중요성으로 제시됩니다.

History

RNA 중합효소는 1960년대 초에 확인되었습니다. 여러 진핵생물 중합효소와 그 일반 전사 인자의 발견, 그리고 이후 개시 과정 중인 효소의 고해상도 구조는 현재 교과서에서 사용되는 기전적 그림을 확립했습니다.

Key figures

• Roger Kornberg
• Robert Roeder

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

RNA 중합효소는 프라이머가 필요합니까?

아니요. DNA 중합효소와 달리 RNA 중합효소는 주형에서 새로운 가닥을 처음부터 시작할 수 있으므로 전사에는 프라이머가 필요하지 않습니다.

시그마 인자란 무엇입니까?

핵심 중합효소를 특정 프로모터로 유도하는 세균 개시 소단위체입니다. 서로 다른 시그마 인자는 세포가 다른 유전자 세트를 전사하도록 합니다.