ما هو الإنزيم المسؤول عن إطالة سلسلة الحمض النووي الريبي؟

حمض النووي الريبي، أو RNA ، يلعب عدة أدوار حيوية في حياة الخلية. إنه بمثابة رسول ، ينقل الشفرة الجينية من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، أو الحمض النووي ، إلى آلية تصنيع البروتين في الخلية. ينضم RNA الريبوزومي مع البروتينات لتشكيل الريبوسومات ، وهي مصانع بروتين الخلية. يقوم نقل الحمض النووي الريبي بنقل الأحماض الأمينية إلى خيوط بروتينية متنامية حيث تقوم الريبوسومات بترجمة الحمض النووي الريبي المرسال. تساعد الأشكال الأخرى من الحمض النووي الريبي في التحكم في نشاط الخلية. إن إنزيم RNA polymerase ، أو RNAP ، الذي له عدة أشكال ، مسؤول عن إطالة سلسلة RNA أثناء نسخ الحمض النووي.

في الخلايا حقيقية النواة - أي الخلايا ذات النوى المنظمة - يتم تمييز أنواع RNAP المختلفة من I إلى V. لكل منها بنية مختلفة قليلاً ويخلق كل منها مجموعة مختلفة من الحمض النووي الريبي. على سبيل المثال ، RNAP II مسؤول عن إنشاء messenger RNA أو mRNA. تحتوي الخلايا بدائية النواة (التي لا تحتوي على نوى منظمة) على نوع واحد من RNAP. يتكون الإنزيم من عدة وحدات بروتينية فرعية تؤدي وظائف مختلفة أثناء النسخ. الموقع النشط الذي يحتوي على ذرة المغنيسيوم هو الموقع داخل الإنزيم الذي يستطيل فيه الحمض النووي الريبي. يضيف الموقع النشط مجموعات فوسفات السكر إلى حبلا الحمض النووي الريبي المتنامي ويربط قواعد النوكليوتيدات وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي.

الحمض النووي عبارة عن جزيء طويل له عمود فقري يتكون من وحدات متناوبة من السكر والفوسفات. واحدة من أربع قواعد للنيوكليوتيدات - جزيئات مفردة أو مزدوجة الحلق تحتوي على النيتروجين - تتدلى من كل وحدة سكر. تم تسمية قواعد الحمض النووي الأربعة A و T و C و G. يحدد تسلسل أزواج القواعد على طول جزيء الحمض النووي تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات التي تصنعها الخلية. يوجد الحمض النووي عادةً على شكل حلزون مزدوج ترتبط فيه قواعد خيطين ببعضهما البعض وفقًا لقواعد تقشير القاعدة: تشكل القواعد A و T مجموعة واحدة من الأزواج ، بينما تشكل القواعد C و G المجموعة الأخرى. الحمض النووي الريبي هو جزيء أحادي السلسلة مرتبط به يراقب نفس قواعد الاقتران أثناء نسخ الحمض النووي ، باستثناء استبدال قاعدة U لـ T في RNA.

يجب أن تشكل عوامل بدء البروتين معقدًا به جزيء من بوليميريز RNA قبل أن يبدأ النسخ. هذه العوامل تمكن الإنزيم من الارتباط بمناطق المحفز - نقاط التعلق لوحدات النسخ المختلفة - على خيط DNA. وحدات النسخ هي تسلسلات لجين واحد أو أكثر ، وهي الأجزاء المحددة للبروتين في خيط DNA. يخلق مجمع RNA polymerase فقاعة نسخ عن طريق فك ضغط جزء من الحلزون المزدوج للحمض النووي في بداية وحدة النسخ. ثم يبدأ مركب الإنزيم في تجميع الحمض النووي الريبي عن طريق قراءة قالب الحمض النووي على قاعدة واحدة في كل مرة.

قد يؤدي مركب بوليميراز RNA إلى العديد من البدايات الخاطئة قبل أن يبدأ الاستطالة. في بداية خاطئة ، يقوم الإنزيم بنسخ حوالي 10 قواعد ثم يجهض العملية ويعيد التشغيل. يمكن أن يبدأ الاستطالة فقط عندما يطلق RNAP عوامل البروتين البادئة التي تربطه بمنطقة محفز الحمض النووي. بمجرد إجراء الاستطالة ، يقوم الإنزيم بإدراج عوامل الاستطالة للمساعدة في تحريك فقاعة النسخ إلى أسفل شريط الحمض النووي. يعمل جزيء RNAP المتحرك على إطالة خيط RNA الجديد عن طريق إضافة وحدات فوسفات السكر وقواعد النوكليوتيدات التي تكمل القواعد الموجودة في قالب الحمض النووي. إذا اكتشف RNAP قاعدة خاطئة ، فيمكنه تشق وإعادة تركيب جزء RNA الضال. ينتهي النسخ عندما يقرأ الإنزيم تسلسل توقف في قالب الحمض النووي. عند الإنهاء ، يطلق إنزيم RNAP نسخة RNA وعوامل البروتين وقالب الحمض النووي.