RNA polymerase

RNA polymerase - Et enzym som kopierer en tråd med DNA eller RNA, som virker som templat eller mønster, til en komplementær RNA tråd. Ifølge reglene for baseparring, oppdaget av Watson og Crick, kobles ribonukleotidene sammen en etter en ved å bruke ribonukleotid trifosfater som substrat og det avgis pyrofosfat (PPi). RNA polymerase katalyserer fosfodiesterbinding mellom ribonukleotider. Bruker dobbelttrådet DNA som templat, men bare den ene tråden. Nukleotider festes til 3´-OH på ribose i 5´ til 3´-retning. Til forskjell fra DNA polymerase kan RNA polymerase starte begynnelsen av den nye RNA-tråden selv, uten behov for en primer når RNA-polymerase beveger seg langs DNA.

Informasjonsflyt fra dobbelttrådet DNA til et enkelttrådet RNA

DNA-avhengig RNA polymerase er enzymer som utfører DNA transkripsjon, som oversetter DNA til RNA. RNA polymerase binder seg til promotersekvenser som ligger oppstrøms for genet som skal bli transkribert. Nukletidtrifosfatene (NTP), de fire ribonukleotid-5'-fosfatene  ATP, UTP, GTP og CTP, blir hektet på 3'-hydroksylgruppen og forlenger RNA-tråden (NMP)n i 5'→ 3'-retning og i reaksjonen trengs magnesium (Mg2+) og zink (Zn2+). Det er bare den ene DNA-tråden som blir brukt som templat (oppskrift), og mRNA-basesekvensen blir komplementær til den ene av DNA-tårdene. DNA-tråden (templattråden) blir avlest i motsatt retning 3' → 5'. RNA får derfor samme basesekvens som ikke-templattråden, kalles også kodende tråd,  bortsett fra at thymin (T) er byttet ut med uracil (U). 

\((NMP)_ n + NTP \rightarrow \; (NMP)_{n+1} + PP_i\)

For at en del av DNA-tråden skal kunne avleses må de to trådene åpnes, tvinnes opp og atskilles i et lite stykke, og som danner transkripsjonsbobler. Det skjer en positiv overtvinning av DNA foran replikasjonsboblen og en negativ overtvinning bak. En kanal i RNA polymerase leder nukleotidene fram til bindingssete hvor de kobles sammen og det er en kort DNA-RNA-hybrid. RNA polymerase binder til seg til DNA-templattården, og ikke-templattråden kalt kodende tråd, får samme basesekvens som RNA. RNA polymerase binder seg til et område av DNA med en basesekvens kalt promoter. Reguleringssekvenser blir per definisjon plassert på den kodende tråden (templattråden). RNA-syntesen starter ved en promoter og avsluttes ved en termineringssekvens. 

mRNA festet til ribosomer i cytoplasma koder for aminosyreskevensen i proteiner og transfer-RNA (tRNA) leser av den genetiske koden via antikodoner og aminosyrene danner peptidbindinger kodet av ribozym på ribosomene, hvor en stor gruppe proteiner deltar.  

Plantene inneholder fire forskjellige RNA polymeraser. RNA polymerase I, II og III i cellekjernen transkriberer forskjellige klasser med gener. I tillegg er det RNA polymerase i kloroplaster og mitokondrier. RNA polymerase I, II og III er i evolusjonært slektskap og finnes i alle eukaryoter. De er satt sammen av to store og 12-15 mindre subenheter.

Eukaryotene har tre forskjellige typer RNA polymerase i cellekjernen, hver ansvarlig for syntese av en type RNA:

1) RNA polymerase I Pol I transkriberer ribosomalt RNA (rRNA) som inngår i ribosomene. Llager preribosomalt RNA, pre-rRNA som inneholder 18S, 5.85S og 28S rRNA

2) RNA polymerase II (Pol II, RNAPII) er et stort proteinkompleks som lager all mRNA., men også flere mikro-RNA og små nukleære RNA. RNAPII finnes både i fosforylert og defosforylert from. Brker RARA-boks som promoter

3) RNA polymerase III lager tRNA og 5 S rRNA.

I tillegg har planter RNA polymerase Pol IV og Pol V som lager små RNA som deltar i RNA styrt DNA-metylering.

Hver type RNA polymerase kjenner igjen bare en type promoter. RNA polymerase II kjenner igjen en promoter som inneholder en TATA-boks. Like etter at RNA polymerase II har startet å lage et transkript settes det på en cap i 5´-enden bestående av 7-metylguanosin katalysert av en guanyltransferase.

Bakterier i både vanlige bakterier (Bacteria) og arkebakterier (Archaea) har bare en type RNA polymerase, men RNA polymerase hos Archaea ligner mest på RNA polymerase II i Eukarya. RNA polymerase hos bakteriene bindes til promoter ved hjelp av en sigmafaktor som hjelper til å kjenne igjen promoteren. To sekvenser i promoteren er sterkt konserverte gjennom evolusjonen og kjennes igjen av sigma. Begge disse ligger oppstrøms for transkripsjonsstart. -10 området, 10 basepar oppstrøms for transkripsjonsstart, kalles Pribnow boks og inneholder vanlig konsensussekvensen TATAAT. En konsensussekvens i -35 området hos bakterier er vanligvis TTGACA. Bakterie RNA polymerase åpner og tvinner opp korte stykker av DNAtråden. Bare en tråd transkriberes ad gangen, hvilken av dem bestemmes av retningen på promotersekvensen. Straks et lite stykke RNA har blitt laget fjernes sigmafaktoren. RNA polymerase beveger seg vekk fra promoterregionen. Transkripsjonen slutter ved transkripsstoppere.

Soppgiften alfa-amanitin hemmer RNA syntese hos eukaryoter, men ikke hos prokaryoter. RNA polymerase I finnes i nukleolus og lager store rRNA og er ufølsom for amanitin. RNA polymerase II som finnes i nukleoplasma og lager mRNA og noen snRNA blir hemmet av alfa-amanitin. RNA polymerase III lager tRNA, små rRNA og noen snRNA. RNA polymerase III hemmes av høye konsentrasjoner av alfa-amanitin. Rifamycin (et antibiotikum) bindes til RNA polymerase hos prokaryotene.

RNA-avhengig RNA polymerase hos RNA-virus

RNA-virus (virion) som bruker RNA som genetisk informasjonsværer i stedet for  DNA kopierer sitt genom katalysert av enzymet RNA-avhengig RNA polymerase, også kalt RNA-replikase. RNA-replikase replikerer (kopierer) nytt RNA med oppskrift fra et RNA-templat som blir kopiert. Den nye tråden er komplementær til RNA-templatet. RNA-avhengig RNA polymerase er forskjellig fra DNA-avhengig RNA polymerase som organismer bruker til å oversette DNA til RNA. RNA-replikase finnes også hos noen eukaryoter, men er konservert hos enkelttrådet RNA-virus og dobbelttrådet RNA-virus, og har likhetstrekk med telomerase. Unntatt er retrovirus som bruker revers transkriptase istedet for RNA replikase og har DNA som et intermediat,  DNA-avhengig RNA polymerase blir hemmet av aktinomycin D, og man fant at poliovirus inneholdt en annen type RNA polymerase som istedet brukt RNA som oppskrift.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:47 - Sist endret 10. mars 2022 16:13