RNA Polimeraz ve Transkripsiyon Başlangıcı
RNA polimerazlar, DNA kalıbından RNA sentezleyen DNA'ya bağımlı enzimlerdir ve transkripsiyon başlangıcı, enzimin bir promotörü bulduğu, DNA'yı çözdüğü ve RNA sentezlemeye başladığı, hızı sınırlayıcı ilk aşamadır. Başlangıç, çoğu düzenlemenin birleştiği nokta olduğundan, polimerazın yapısı ve onu bir gene bağlayan adımlar, gen ekspresyonunu anlamak için merkezi bir öneme sahiptir.
Tanım
DNA'ya bağımlı RNA polimerazlar, ribonükleozid trifosfatlardan kalıp yönlendirmeli RNA sentezini katalize eden enzimlerdir; transkripsiyon başlangıcı ise promotör bağlanmasından açık kompleks oluşumuna, ilk fosfodiester bağlarının sentezine ve uzamaya geçişe kadar olan adımlar dizisidir.
Kapsam
Bu konu, katalitik RNA polimeraz enzimini ve başlangıç olaylarını kapsamaktadır: promotör tanıma (bakterilerde sigma faktörleri aracılığıyla, ökaryotlarda genel transkripsiyon faktörleri aracılığıyla), açık kompleks oluşumu, abortif başlangıç ve promotörden verimli uzamaya kaçış. Enzimi ve ilk bağlanma adımını mekanistik olarak ele almakta olup, referans-eğitim niteliğindedir, klinik rehberlik sağlamamaktadır.
Temel sorular
- RNA polimeraz bir promotörü nasıl tanır ve aktif bölgesini başlangıç noktasına nasıl konumlandırır?
- Kapalı bir promotör kompleksini transkripsiyon yapabilen açık bir komplekse ne dönüştürür?
- Promotörden kaçış neden ayrı, sıklıkla hızı sınırlayıcı bir adımdır?
Anahtar kavramlar
- Çekirdek enzim ve holoenzim
- Sigma faktörü (bakteriyel) ve genel transkripsiyon faktörleri (ökaryotik)
- Kapalı ve açık promotör kompleksleri
- Abortif başlangıç
- Promotörden kaçış
- Aktif bölgede iki metal iyonlu kataliz
Mekanizmalar
Başlangıç, RNA polimerazın bir özgüllük faktörü tarafından yönlendirilerek promotör DNA'ya bağlanması ve kapalı bir kompleks oluşturmasıyla başlar; ardından yerel çözülme, aktif bölge yarığında kalıp ipliği açığa çıkaran açık bir kompleks meydana getirir. Enzim, promotörden kaçmadan ve ilerleyici uzamaya geçmek için başlangıç faktörünü serbest bırakmadan önce tekrarlayan abortif döngülerde kısa RNA'lar sentezler. RNA polimeraz II'nin yüksek çözünürlüklü yapıları, bu geçişlerin temelini oluşturan korunmuş aktif bölge mimarisini ve kıskacı göstermiştir ve tek molekül ile yeni sentezlenmiş RNA çalışmaları, başlangıç faktörü tutulumunun ve başlangıç sonrası duraklamanın, başlangıçtan uzamaya geçişin yaygın özellikleri olduğunu ortaya koymuştur.
Klinik önem
RNA polimerazlar, klinik olarak önemli antibiyotiklerin ve toksinlerin hedefleridir (örneğin, bakteriyel polimeraz üzerinde etkili ajanlar ve ökaryotik Pol II üzerinde etkili amatoksinler) ve değişmiş başlangıç, hastalık gen programlarına katkıda bulunmaktadır. Bu madde, enzimolojiyi referans düzeyinde tanımlamakta olup, tedavi rehberliği sağlamamaktadır.
Tarihçe
Ökaryotların birden fazla DNA'ya bağımlı RNA polimeraz içerdiğinin keşfi (Roeder ve Rutter, 1969), farklı gen sınıflarının transkripsiyonunu başlatan enzimleri ayırt etmiştir. Cramer, Bushnell ve Kornberg tarafından 2001 yılında belirlenen RNA polimeraz II'nin atomik yapısı, katalitik makinenin mekanistik bir resmini sunmuş ve genom ölçekli yeni sentezlenmiş RNA yöntemleri daha sonra başlangıcı dinamik, sıkça duraklayan bir adım olarak yeniden göstermiştir.
Öne çıkan isimler
- Robert G. Roeder
- Roger Kornberg
- Patrick Cramer
- Richard H. Ebright
İlgili konular
Temel eserler
- roeder-rutter-1969
- cramer-2001
Sıkça sorulan sorular
- Çekirdek enzim ile holoenzim arasındaki fark nedir?
- Çekirdek enzim, RNA sentezleme katalitik aktivitesine sahipken, holoenzim promotörleri tanımasını ve doğru yerde transkripsiyonu başlatmasını sağlayan bir başlangıç özgüllük faktörü (bakteriyel sigma gibi) ekler.
- Promotörden kaçış neden ayrı bir adım olarak kabul edilir?
- İlk kısa RNA'yı sentezledikten sonra, polimeraz promotörle olan temasını kesip ilerleyici uzamaya geçmeden önce sıklıkla abortif ürünleri serbest bırakır ve yeniden sentezler; bu nedenle kaçış, ayrı, düzenlenmiş bir geçiştir.