RNA Polimerase e Iniciação da Transcrição

A enzima que sintetiza RNA e a primeira etapa cuidadosamente controlada na qual ela localiza um gene, funde o DNA e começa a fazer um transcrito.

Definition

A RNA polimerase é a enzima multi-subunidade que catalisa a síntese de RNA mediada por DNA; a iniciação da transcrição é o conjunto regulado de etapas pelas quais a polimerase, com fatores apropriados, reconhece um promotor, abre a dupla hélice de DNA e começa a sintetizar RNA no sítio de início.

Scope

Este tópico aborda a estrutura e a ação catalítica das RNA polimerases e os eventos de iniciação: reconhecimento do promotor, formação do complexo fechado e depois aberto, iniciação abortiva e a transição para o alongamento produtivo. Ele contrasta a iniciação de polimerase única bacteriana com a iniciação multi-polimerase, dependente de fatores, de eucariotos. As sequências promotoras e os fatores de transcrição reguladores são tratados mais detalhadamente em um tópico complementar.

Core questions

• Qual é a estrutura da RNA polimerase e como ela catalisa a síntese?
• Como a enzima reconhece onde um gene começa?
• O que acontece quando o complexo promotor fechado se converte em um complexo aberto?
• Como a iniciação difere entre bactérias e eucariotos?

Key theories

Formação do complexo aberto

A iniciação produtiva requer que a polimerase funda uma pequena porção do DNA promotor, formando um complexo aberto no qual a fita molde é exposta no sítio ativo para que os primeiros nucleotídeos possam ser unidos.

Seleção de promotor guiada por fator

A polimerase bacteriana usa um fator sigma intercambiável para escolher promotores, enquanto as polimerases eucarióticas dependem de conjuntos de fatores de transcrição gerais, conferindo à iniciação sua especificidade e um ponto chave de controle.

Mechanisms

A polimerase central, que contém o centro catalítico, associa-se a um fator de iniciação (um fator sigma em bactérias; fatores de transcrição gerais em eucariotos) para reconhecer o promotor e formar um complexo fechado. A dupla hélice é então fundida para um complexo aberto, expondo a fita molde. A enzima começa a unir nucleotídeos, frequentemente liberando vários transcritos abortivos curtos, até que ela escape do promotor, se desfaça dos fatores de iniciação e entre no alongamento processivo.

Clinical relevance

A RNA polimerase bacteriana é o alvo de antibióticos importantes, e os fatores de iniciação eucarióticos estão implicados em doenças e são estudados como alvos de medicamentos; apresentado como significado, não como conselho clínico.

History

A RNA polimerase foi identificada no início da década de 1960; a descoberta de múltiplas polimerases eucarióticas e seus fatores de transcrição gerais, e posteriormente estruturas de alta resolução da enzima capturadas no ato de iniciação, estabeleceram o quadro mecanicista usado nos textos atuais.

Key figures

• Roger Kornberg
• Robert Roeder

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

A RNA polimerase precisa de um primer?

Não. Ao contrário das DNA polimerases, a RNA polimerase pode iniciar uma nova fita do zero na fita molde, portanto a transcrição não requer um primer.

O que é um fator sigma?

Uma subunidade de iniciação bacteriana que direciona a polimerase central para promotores específicos; diferentes fatores sigma permitem que uma célula transcreva diferentes conjuntos de genes.