Ριβονουκλεϊκό οξύ, ή RNA, παίζει πολλούς ζωτικούς ρόλους στη ζωή ενός κυττάρου. Λειτουργεί ως αγγελιοφόρος, μεταδίδοντας τον γενετικό κώδικα από το δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ ή το DNA στον μηχανισμό σύνθεσης πρωτεϊνών του κυττάρου. Το ριβοσωμικό RNA ενώνεται με πρωτεΐνες για να σχηματίσει ριβοσώματα, τα εργοστάσια πρωτεϊνών του κυττάρου. Μεταφέρετε τα αμινοξέα του σακιδίου RNA σε αναπτυσσόμενους πρωτεϊνικούς κλώνους καθώς τα ριβοσώματα μεταφράζουν το messenger RNA. Άλλες μορφές RNA βοηθούν στον έλεγχο της κυτταρικής δραστηριότητας. Το ένζυμο RNA πολυμεράση, ή RNAP, το οποίο έχει διάφορες μορφές, είναι υπεύθυνο για την επιμήκυνση της RNA αλυσίδας κατά τη μεταγραφή του DNA.
Δομή πολυμεράσης RNA
Σε ευκαρυωτικά κύτταρα - δηλαδή, κύτταρα με οργανωμένους πυρήνες - οι διαφορετικοί τύποι RNAP φέρουν την ένδειξη I έως V. Καθένα έχει μια ελαφρώς διαφορετική δομή και το καθένα δημιουργεί ένα διαφορετικό σύνολο RNA. Για παράδειγμα, το RNAP II είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία RNA messenger ή mRNA. Τα προκαρυωτικά κύτταρα (που δεν έχουν οργανωμένους πυρήνες) έχουν έναν τύπο RNAP. Το ένζυμο αποτελείται από διάφορες πρωτεϊνικές υπομονάδες που εκτελούν διάφορες λειτουργίες κατά τη μεταγραφή. Μια ενεργή θέση που περιέχει άτομο μαγνησίου είναι η θέση εντός του ενζύμου στο οποίο επιμηκύνει το RNA. Η δραστική τοποθεσία προσθέτει ομάδες σακχάρου-φωσφορικού στον αναπτυσσόμενο κλώνο RNA και συνδέει βάσεις νουκλεοτιδίων σύμφωνα με τους κανόνες ζευγαρώματος βάσεων.
Σύζευξη βάσης
Το DNA είναι ένα μακρύ μόριο με ραχοκοκαλιά που αποτελείται από εναλλασσόμενες μονάδες σακχάρου και φωσφορικών. Μία από τις τέσσερις νουκλεοτιδικές βάσεις - μόρια ενός ή διπλού δακτυλίου που περιέχουν άζωτο - κρέμεται από κάθε μονάδα σακχάρου. Οι τέσσερις βάσεις DNA φέρουν την ένδειξη A, T, C και G. Η αλληλουχία ζευγών βάσεων κατά μήκος του μορίου DNA υπαγορεύει την αλληλουχία αμινοξέων στις πρωτεΐνες που συντίθενται από το κύτταρο. Το DNA υπάρχει συνήθως ως διπλή έλικα στην οποία οι βάσεις των δύο κλώνων συνδέονται μεταξύ τους σύμφωνα με τους κανόνες βασικής διαίρεσης: οι βάσεις Α και Τ σχηματίζουν ένα σύνολο ζευγών, ενώ οι C και G σχηματίζουν το άλλο σύνολο. Το RNA είναι ένα σχετικό, μονόκλωνο μόριο που τηρεί τους ίδιους κανόνες σύζευξης βάσεων κατά τη διάρκεια της μεταγραφής DNA, εκτός από την υποκατάσταση της βάσης U για το Τ στο RNA.
Έναρξη μεταγραφής
Οι παράγοντες έναρξης των πρωτεϊνών πρέπει να σχηματίσουν ένα σύμπλοκο με ένα μόριο πολυμεράσης RNA προτού ξεκινήσει η μεταγραφή. Αυτοί οι παράγοντες επιτρέπουν στο ένζυμο να συνδέεται με περιοχές προαγωγών - σημεία προσκόλλησης για διαφορετικές μονάδες μεταγραφής - σε κλώνο DNA. Οι μονάδες μεταγραφής είναι αλληλουχίες ενός ή περισσοτέρων γονιδίων, τα οποία είναι τα τμήματα που προσδιορίζουν την πρωτεΐνη ενός κλώνου DNA. Το σύμπλοκο RNA πολυμεράσης δημιουργεί μια φούσκα μεταγραφής αποσυμπιέζοντας ένα τμήμα της διπλής έλικας DNA στην αρχή της μονάδας μεταγραφής. Το σύμπλοκο ενζύμων αρχίζει στη συνέχεια να συναρμολογεί το RNA διαβάζοντας τον κλώνο του προτύπου DNA μία βάση κάθε φορά.
Επιμήκυνση και τερματισμός
Το σύμπλοκο RNA πολυμεράσης μπορεί να κάνει πολλές ψευδείς εκκινήσεις πριν αρχίσει η επιμήκυνση. Σε μια λανθασμένη αρχή, το ένζυμο μεταγράφει περίπου 10 βάσεις και στη συνέχεια διακόπτει τη διαδικασία και επανεκκινεί. Η επιμήκυνση μπορεί να ξεκινήσει μόνο όταν το RNAP απελευθερώνει τους αρχικούς πρωτεϊνικούς παράγοντες που τον συνδέουν στην περιοχή του προαγωγού DNA. Μόλις η επιμήκυνση βρίσκεται σε εξέλιξη, το ένζυμο περιλαμβάνει παράγοντες επιμήκυνσης για να μετακινήσει τη φυσαλίδα μεταγραφής κάτω από το σκέλος του DNA. Το κινούμενο μόριο RNAP επιμηκύνει τον νέο κλώνο RNA προσθέτοντας μονάδες φωσφορικού σακχάρου και βάσεις νουκλεοτιδίων που συμπληρώνουν τις βάσεις στο πρότυπο DNA. Εάν το RNAP ανακαλύψει μια εσφαλμένη βάση, μπορεί να διασπάσει και να επανασυνθέσει το λάθος τμήμα RNA. Η μεταγραφή τελειώνει όταν το ένζυμο διαβάζει μια αλληλουχία διακοπής στο πρότυπο DNA. Κατά τον τερματισμό, το ένζυμο RNAP απελευθερώνει το αντίγραφο RNA, τους πρωτεϊνικούς παράγοντες και το πρότυπο DNA.
