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技術文獻

RNA聚合酶的種類和功能介紹
閱讀次數:326 發布時間:2023/3/14 10:28:51
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RNA聚合酶(RNA polymerase)是以一條DNA鏈或RNA為模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶。

常見的RNA聚合酶是催化以DNA為模板、三磷酸核糖核苷為底物、通過磷酸二酯鍵而聚合的合成RNA的酶。另外,RNA復制也需要RNA聚合酶催化。因為在細胞內與基因DNA的遺傳信息轉錄為RNA有關,所以也稱轉錄酶。


原核生物的RNA聚合酶組成和功能

原核生物大腸桿菌RNA聚合酶的研究得比較透徹的,全酶由五種亞基組成,去掉δ亞基的部分稱為核心酶,核心酶本身就能催化苷酸間磷酸二酸鍵形成。

β亞基似乎是酶和核苷酸底物結合的部位。細胞內轉錄是在DNA特定的起始點上開始的,δ亞基的功能是辨認轉錄起始點的。β’亞基是酶與DNA模板結合的主要成分。α亞基可能與轉錄基因的類型和種類有關。

真核生物的RNA聚合酶組成和功能


真核生物中已發現有四種RNA聚合酶,分別稱為RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和線粒體RNA聚合酶,分子量大致都在50萬道爾頓左右,它們一性地轉錄不同的基因,因此由它們催化的轉錄產物也各不相同。

RNA聚合酶Ⅰ:負責轉錄編碼rRNA的基因。

RNA聚合酶Ⅱ:合成信使RNA(mRNA)的體及大部份小核RNA(snRNA)以及微型RNA(microRNA)。因為它在轉錄過程中需要多種轉錄因子才能與啟動子結合,所以這是現時多研究的種類。

RNA聚合酶Ⅲ:負責合成tRNA和許多小的核內RNA。

原核生物靠RNA聚合酶就可完成從起始、延長、終止的轉錄全過程,真核生物轉錄除RNA聚合酶外還需另一此叫做轉錄因子的蛋白質分子參與轉錄的全過程。

DNA轉錄的過程簡介

一、轉錄起始

轉錄的起始就是生成由RNA聚合酶,模板和轉錄5'端位核苷酸組成的起始復合物。

原核細胞內只有一種RNA聚合酶,負責核查3種RNA,RNA聚合酶中的一種因子具有辨認啟動子“識別位”并與之結合形成疏松的復合物,然后RNA聚合酶沿模板DNA3'—5'方向移動至Pribnow框(原核生物中,在啟動子上游有一個由于5-6個核苷酸組成的共有序列,以發現者科學家的名字命名),這一區域容易解旋。

真核細胞的RNA聚合酶無法識別啟動子,要靠轉錄因子識別啟動子。轉錄因子主要有6種,各有不同的作用,是轉錄因子與模板DNA上的TATA框(是真核生物一啟動子元件)一序列結合,形成轉錄起始復合物,是一種多亞基蛋白復合體,具有依賴于ATP供能的DNA解旋酶活性,在轉錄鏈延伸中發揮作用。

真核生物起始,生成起始復合物(PIC)。例如,RNA-pol-Ⅱ轉錄,是由各種TFⅡ相互辨認結合,再與RNA聚合酶結合,并通過TF結合到TATA盒上。

二、轉錄延長

轉錄的延長是以位核苷酸的3'-OH為基礎逐個加入NTP即形成磷酸二酯鍵,使RNA逐步從5'向3'端生長的過程。

在原核生物,因為沒有細胞膜的分隔,轉錄未完成即已開始翻譯,而且在同一DNA模板上同時進行多個轉錄過程。電鏡下看到的羽毛狀圖形和羽毛上的小黑點(聚多核糖體),是轉錄和翻譯高/效率的直觀表現。

三、轉錄終止

轉錄的終止在原核生物分為依賴Rho因子與非依賴Rho因子兩類。

Rho因子有ATP酶和解螺旋酶兩種活性,因此能結合轉錄產物的3'末端區并使轉錄停頓及產物RNA脫離DNA模板。

非依賴Rho因子的轉錄終止,其RNA產物3'-端往往形成莖環結構,其后又有一串寡聚U。莖環結構可使因子聚合酶變構而不再移,寡聚U則有利于RNA不再依附DNA模板鏈而脫出。

因此,無論哪一種轉錄終止都有RNA聚合酶停頓和RNA產物脫出這兩個必要過程。

真核生物轉錄終止是和加尾(mRNA的聚腺苷酸poly A)修飾同步進行的。RNA上的加尾修飾點結構特征是有AAAUAA序列。

總之,在遺傳信息轉錄過程中,原核細胞中RNA聚合酶起解旋作用,真核細胞中是某些轉錄因子起解旋作用,因此,在遺傳信息的轉錄過程中,沒有解旋酶參與,只有在DNA復制的過程中,需要解旋酶。

原創作者:上海遠慕生物科技有限公司

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