Kila mtu anayesoma baiolojia ya molekuli, bayokemia, uhandisi jeni na idadi ya sayansi nyingine zinazohusiana mapema au baadaye atauliza swali: je, kazi ya RNA polymerase ni nini? Hii ni mada tata, ambayo bado haijachunguzwa kikamilifu, lakini, hata hivyo, kile kinachojulikana kitashughulikiwa ndani ya mfumo wa makala.
Maelezo ya jumla
Ni muhimu kukumbuka kuwa kuna polimerasi ya RNA ya yukariyoti na prokariyoti. Ya kwanza imegawanywa zaidi katika aina tatu, ambayo kila moja inawajibika kwa uandishi wa kikundi tofauti cha jeni. Enzymes hizi zimehesabiwa kwa urahisi kama polymerase ya kwanza, ya pili na ya tatu ya RNA. Prokaryote, ambayo muundo wake hauna nyuklia, wakati wa unukuzi hufanya kulingana na mpango uliorahisishwa. Kwa hiyo, kwa uwazi, ili kufunika habari nyingi iwezekanavyo, eukaryotes itazingatiwa. Polima za RNA zinafanana kimuundo kwa kila mmoja. Inaaminika kuwa na angalau minyororo 10 ya polypeptide. Wakati huo huo, RNA polymerase 1 huunganisha (kunukuu) jeni ambazo baadaye zitatafsiriwa katika protini mbalimbali. Ya pili ni kunakili jeni, ambazo hutafsiriwa baadaye kuwa protini. RNA polymerase 3 inawakilishwa na anuwai ya vimeng'enya vyenye uzani wa chini wa Masi ambavyo kwa wastani.nyeti kwa alpha amatine. Lakini hatujaamua juu ya nini RNA polymerase ni! Hili ndilo jina la enzymes zinazohusika katika awali ya molekuli ya asidi ya ribonucleic. Kwa maana finyu, hii inarejelea polimerasi za RNA zinazotegemea DNA ambazo hufanya kazi kwa msingi wa kiolezo cha asidi ya deoksiribonucleic. Enzymes ni muhimu sana kwa utendaji wa muda mrefu na wa mafanikio wa viumbe hai. Polima za RNA hupatikana katika seli zote na virusi vingi.
Mgawanyiko kwa vipengele
Kulingana na muundo wa kitengo kidogo, polima za RNA zimegawanywa katika vikundi viwili:
- Ya kwanza inahusu unukuzi wa idadi ndogo ya jeni katika jenomu rahisi. Kwa kufanya kazi katika kesi hii, hatua ngumu za udhibiti hazihitajiki. Kwa hiyo, hii inajumuisha enzymes zote ambazo zinajumuisha subunit moja tu. Mfano ni RNA polymerase ya bacteriophages na mitochondria.
- Kikundi hiki kinajumuisha polimerasi zote za RNA za yukariyoti na bakteria, ambazo ni changamano. Ni muundo tata wa protini za subunit nyingi ambazo zinaweza kunakili maelfu ya jeni tofauti. Wakati wa kufanya kazi kwake, jeni hizi hujibu idadi kubwa ya ishara za udhibiti zinazotoka kwa vipengele vya protini na nyukleotidi.
Mgawanyiko kama huo wa kiutendaji-kimuundo ni kurahisisha kwa masharti na kwa nguvu ya hali halisi ya mambo.
RNA polymerase mimi hufanya nini?
Wamepewa jukumu la kuunda shule ya msingiNakala za jeni za rRNA, yaani, ndizo muhimu zaidi. Hizi za mwisho zinajulikana zaidi chini ya jina la 45S-RNA. Urefu wao ni takriban 13 elfu nucleotides. 28S-RNA, 18S-RNA na 5,8S-RNA huundwa kutoka kwayo. Kutokana na ukweli kwamba nakala moja tu hutumiwa kuunda, mwili hupokea "dhamana" kwamba molekuli zitaundwa kwa kiasi sawa. Wakati huo huo, nucleotides elfu 7 pekee hutumiwa kuunda RNA moja kwa moja. Nakala iliyobaki imeharibiwa kwenye kiini. Kuhusu mabaki hayo makubwa, kuna maoni kwamba ni muhimu kwa hatua za mwanzo za malezi ya ribosome. Idadi ya polima hizi katika seli za viumbe vya juu hubadilika-badilika karibu na alama ya vitengo elfu 40.
Imepangwa vipi?
Kwa hivyo, tayari tumezingatia vyema RNA polimerasi ya kwanza (muundo wa prokaryotic wa molekuli). Wakati huo huo, subunits kubwa, pamoja na idadi kubwa ya polypeptides nyingine za uzito wa juu-Masi, zina vikoa vyema vya kazi na vya kimuundo. Wakati wa uundaji wa jeni na uamuzi wa muundo wao wa msingi, wanasayansi waligundua sehemu za kihafidhina za mabadiliko ya minyororo. Kwa kutumia usemi mzuri, watafiti pia walifanya uchanganuzi wa mabadiliko, ambayo huturuhusu kuzungumza juu ya umuhimu wa kiutendaji wa vikoa vya mtu binafsi. Ili kufanya hivyo, kwa kutumia mutagenesis iliyoelekezwa kwenye tovuti, asidi ya amino ya mtu binafsi ilibadilishwa katika minyororo ya polypeptide, na subunits hizo zilizobadilishwa zilitumiwa katika mkusanyiko wa enzymes na uchambuzi uliofuata wa mali ambazo zilipatikana katika ujenzi huu. Ilibainika kuwa kwa sababu ya shirika lake, polymerase ya kwanza ya RNA imewashwauwepo wa alpha-amatine (dutu yenye sumu kali inayotokana na grebe ya rangi) haifanyi kazi hata kidogo.
Operesheni
Polima za RNA za kwanza na za pili zinaweza kuwepo katika aina mbili. Mmoja wao anaweza kuchukua hatua ili kuanzisha unukuzi maalum. Ya pili ni RNA polymerase inayotegemea DNA. Uhusiano huu unaonyeshwa kwa ukubwa wa shughuli ya utendaji. Mada bado inachunguzwa, lakini tayari inajulikana kuwa inategemea vipengele viwili vya unukuzi, ambavyo vimebainishwa kuwa SL1 na UBF. Ubora wa mwisho ni kwamba inaweza kumfunga moja kwa moja mtangazaji, wakati SL1 inahitaji uwepo wa UBF. Ingawa iligunduliwa kwa majaribio kuwa polymerase ya RNA inayotegemea DNA inaweza kushiriki katika unukuzi kwa kiwango kidogo na bila uwepo wa mwisho. Lakini kwa utendaji wa kawaida wa utaratibu huu, UBF bado inahitajika. Kwa nini hasa? Hadi sasa, haijawezekana kuanzisha sababu ya tabia hii. Mojawapo ya maelezo maarufu zaidi yanapendekeza kwamba UBF hufanya kama aina ya kichocheo cha unukuzi cha rDNA inapokua na kukua. Wakati awamu ya kupumzika inatokea, kiwango cha chini kinachohitajika cha utendaji kinadumishwa. Na kwake, ushiriki wa mambo ya unukuzi sio muhimu. Hivi ndivyo RNA polymerase inavyofanya kazi. Kazi za kimeng'enya hiki huturuhusu kuunga mkono mchakato wa kuzaliana "vifaa vya ujenzi" vidogo vya mwili wetu, shukrani ambayo husasishwa kila mara kwa miongo kadhaa.
Kundi la pili la vimeng'enya
Utendaji wao unadhibitiwa na mkusanyiko wa tata ya uanzishaji wa protini nyingi za wakuzaji wa daraja la pili. Mara nyingi hii inaonyeshwa katika kazi na protini maalum - vianzishaji. Mfano ni TVR. Haya ni mambo yanayohusiana ambayo ni sehemu ya TFIID. Ni shabaha za p53, NF kappa B na kadhalika. Protini, ambazo huitwa coactivators, pia hutoa ushawishi wao katika mchakato wa udhibiti. Mfano ni GCN5. Kwa nini protini hizi zinahitajika? Hufanya kazi kama adapta zinazorekebisha mwingiliano wa vianzishaji na vipengele ambavyo vimejumuishwa katika tata ya uanzishaji. Ili uandishi ufanyike kwa usahihi, uwepo wa mambo muhimu ya kuanzisha ni muhimu. Licha ya ukweli kwamba kuna sita kati yao, ni mmoja tu anayeweza kuingiliana moja kwa moja na mtangazaji. Kwa matukio mengine, tata ya pili ya RNA polymerase inahitajika. Kwa kuongezea, wakati wa michakato hii, vitu vya karibu viko karibu - jozi 50-200 tu kutoka kwa tovuti ambayo uandishi ulianza. Zina dalili ya kuunganishwa kwa protini za vianzishaji.
Sifa Maalum
Je, muundo wa kitengo kidogo cha vimeng'enya vya asili tofauti huathiri jukumu lao la utendaji katika unukuzi? Hakuna jibu halisi kwa swali hili, lakini inaaminika kuwa kuna uwezekano mkubwa. RNA polymerase inategemeaje hii? Kazi za enzymes za muundo rahisi ni uandishi wa aina ndogo ya jeni (au hata sehemu zao ndogo). Mfano ni mchanganyiko wa primers za RNA za vipande vya Okazaki. Umaalumu wa mkuzaji wa RNA polymerase ya bakteria na phaji ni kwamba vimeng'enya vina muundo rahisi na havitofautiani katika utofauti. Hii inaweza kuonekana katika mchakato wa replication ya DNA katika bakteria. Ingawa mtu anaweza pia kuzingatia hili: wakati muundo mgumu wa genome ya hata T-phage ilisomwa, wakati wa ukuzaji ambao ubadilishaji wa maandishi mengi kati ya vikundi tofauti vya jeni ulibainika, ilifunuliwa kuwa mwenyeji tata wa RNA polymerase ilitumika. kwa hii; kwa hili. Hiyo ni, enzyme rahisi haipatikani katika matukio hayo. Matokeo kadhaa hufuata kutokana na haya:
- Eukaryotic na polimerasi ya bakteria ya RNA inapaswa kuwa na uwezo wa kutambua wakuzaji tofauti.
- Ni lazima vimeng'enya kuwa na mwitikio fulani kwa protini tofauti za udhibiti.
- RNA polymerase pia inapaswa kuwa na uwezo wa kubadilisha umaalum wa utambuzi wa mfuatano wa nyukleotidi wa DNA ya kiolezo. Kwa hili, athari mbalimbali za protini hutumiwa.
Kutoka hapa hufuata hitaji la mwili la vipengele vya ziada vya "jengo". Protini za muundo wa maandishi husaidia polymerase ya RNA kufanya kazi zake kikamilifu. Hii inatumika, kwa kiwango kikubwa, kwa enzymes ya muundo tata, katika uwezekano ambao utekelezaji wa mpango wa kina wa utekelezaji wa habari za maumbile. Shukrani kwa kazi mbalimbali, tunaweza kuchunguza aina ya daraja katika muundo wa polima za RNA.
Mchakato wa unukuzi hufanyaje kazi?
Je, kuna jeni inayohusika na mawasiliano nayeRNA polymerase? Kwanza, kuhusu transcription: katika eukaryotes, mchakato hutokea katika kiini. Katika prokaryotes, hufanyika ndani ya microorganism yenyewe. Mwingiliano wa polimerasi unatokana na kanuni ya kimsingi ya kimuundo ya upatanishi wa ziada wa molekuli binafsi. Kuhusiana na masuala ya mwingiliano, tunaweza kusema kwamba DNA hufanya kazi kama kiolezo pekee na haibadiliki wakati wa unukuzi. Kwa kuwa DNA ni enzyme muhimu, inawezekana kusema kwa uhakika kwamba jeni fulani inawajibika kwa polima hii, lakini itakuwa ndefu sana. Haipaswi kusahau kwamba DNA ina mabaki ya nucleotide bilioni 3.1. Kwa hiyo, itakuwa sahihi zaidi kusema kwamba kila aina ya RNA inawajibika kwa DNA yake mwenyewe. Ili mmenyuko wa polimerasi uendelee, vyanzo vya nishati na substrates za trifosfati ya ribonucleoside zinahitajika. Katika uwepo wao, vifungo vya 3', 5'-phosphodiester vinaundwa kati ya monophosphates ya ribonucleoside. Molekuli ya RNA huanza kuunganishwa katika mfuatano fulani wa DNA (wakuzaji). Utaratibu huu unaishia kwenye sehemu za kukomesha (kukomesha). Tovuti ambayo inahusika hapa inaitwa nakala. Katika eukaryotes, kama sheria, kuna jeni moja tu hapa, wakati prokaryotes inaweza kuwa na sehemu kadhaa za kanuni. Kila nakala ina eneo lisilo la taarifa. Zina mifuatano mahususi ya nyukleotidi inayoingiliana na vipengele vya udhibiti vya unukuzi vilivyotajwa awali.
polima za RNA za bakteria
Hizimicroorganisms enzyme moja inawajibika kwa awali ya mRNA, rRNA na tRNA. Molekuli ya wastani ya polimerasi ina takriban subunits 5. Mbili kati yao hufanya kama vitu vya kumfunga vya kimeng'enya. Kitengo kingine kinahusika katika uanzishaji wa usanisi. Pia kuna kijenzi cha kimeng'enya kwa kuunganisha kwa DNA isiyo maalum. Na subunit ya mwisho inahusika katika kuleta polymerase ya RNA katika fomu ya kufanya kazi. Ikumbukwe kwamba molekuli za enzyme sio "bure" zinazoelea kwenye cytoplasm ya bakteria. Wakati haitumiki, polima za RNA hufunga kwa maeneo yasiyo mahususi ya DNA na kusubiri mtangazaji anayeendelea kufungua. Kuachana kidogo na mada, inapaswa kuwa alisema kuwa ni rahisi sana kusoma protini na athari zao kwenye polima za asidi ya ribonucleic kwenye bakteria. Ni rahisi sana kuzijaribu ili kuchochea au kukandamiza vitu vya mtu binafsi. Kutokana na kiwango chao cha juu cha kuzidisha, matokeo yaliyohitajika yanaweza kupatikana kwa haraka. Ole, utafiti wa binadamu hauwezi kuendelea kwa kasi kubwa kama hii kutokana na utofauti wetu wa miundo.
Je, polymerasi ya RNA "ilileta mizizi" kwa namna gani?
Makala haya yanafikia tamati yake kimantiki. Mkazo ulikuwa kwenye yukariyoti. Lakini pia kuna archaea na virusi. Kwa hivyo, ningependa kulipa kipaumbele kidogo kwa aina hizi za maisha. Katika maisha ya archaea, kuna kundi moja tu la RNA polymerases. Lakini ni sawa sana katika mali zake kwa vyama vitatu vya yukariyoti. Wanasayansi wengi wamependekeza kwamba kile tunaweza kuona katika archaea ni kwelibabu wa mageuzi ya polimasi maalum. Muundo wa virusi pia unavutia. Kama ilivyotajwa hapo awali, sio vijidudu vyote vilivyo na polymerase yao wenyewe. Na pale ilipo, ni sehemu ndogo. Vimeng'enya vya virusi hufikiriwa kuwa hutokana na polima za DNA badala ya miundo changamano ya RNA. Ingawa, kwa sababu ya anuwai ya kikundi hiki cha vijidudu, kuna utekelezaji tofauti wa utaratibu wa kibaolojia unaozingatiwa.
Hitimisho
Ole, sasa hivi wanadamu bado hawana taarifa zote zinazohitajika ili kuelewa jenomu. Na nini kingeweza kufanywa! Karibu magonjwa yote kimsingi yana msingi wa maumbile - hii inatumika hasa kwa virusi ambazo hutuletea shida kila wakati, kwa maambukizo, na kadhalika. Magonjwa magumu zaidi na yasiyoweza kuponywa pia, kwa kweli, hutegemea moja kwa moja au kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwenye genome ya binadamu. Tunapojifunza kujielewa na kutumia ujuzi huu kwa manufaa yetu, idadi kubwa ya matatizo na magonjwa yataacha tu kuwepo. Magonjwa mengi ya kutisha hapo awali, kama vile ndui na tauni, tayari yamepita. Kujiandaa kwenda huko mabusha, kifaduro. Lakini hatupaswi kupumzika, kwa sababu bado tunakabiliwa na idadi kubwa ya changamoto mbalimbali zinazohitaji kujibiwa. Naye atapatikana, maana kila kitu kinaelekea huku.
