Ribonukleinsav, vagy az RNS, számos létfontosságú szerepet játszik a sejt életében. Hírvivőként működik, közvetíti a genetikai kódot a dezoxiribonukleinsavtól vagy a DNS-től a sejt fehérjeszintetizáló gépezetéig. A riboszomális RNS a fehérjékkel egyesülve riboszómákat képez, a sejt fehérje gyárait. Az RNS transzfer az aminosavakat növekvő fehérje szálakba juttatja, miközben a riboszómák messenger RNS-t fordítanak. Az RNS egyéb formái segítenek a sejtek aktivitásának szabályozásában. Az RNS-polimeráz enzim vagy RNAP, amelynek többféle formája van, felelős az RNS-lánc meghosszabbításáért a DNS átírása során.
RNS polimeráz szerkezete
Az eukarióta sejtekben - vagyis a szervezett sejtmaggal rendelkező sejtekben - a különböző RNAP típusokat I-től V-ig jelölik. Mindegyik kissé eltérő szerkezettel rendelkezik, és mindegyik más és más RNS-készletet hoz létre. Például az RNAP II felelős a messenger RNS vagy mRNS létrehozásáért. A prokarióta sejtek (amelyek nem rendelkeznek szervezett magokkal) egy típusú RNAP-mal rendelkeznek. Az enzim számos fehérje alegységből áll, amelyek a transzkripció során különböző funkciókat látnak el. A magnéziumatomot tartalmazó aktív hely az enzim azon helye, ahol az RNS megnyúl. Az aktív hely cukor-foszfát csoportokat ad a növekvő RNS-szálhoz, és a bázispárosítási szabályok szerint nukleotidbázisokat köt.
Alap párosítás
A DNS egy hosszú molekula, amelynek gerincváza váltakozó cukor- és foszfátegységekből áll. A négy nukleotidbázis - nitrogéntartalmú egy- vagy kétszeres gyűrűs molekulák - egyike lóg minden cukoregységről. A négy DNS-bázist A, T, C és G jelzéssel látjuk el. A DNS-molekula mentén lévő bázispárok szekvenciája meghatározza az aminosavak sorrendjét a sejt által szintetizált fehérjékben. A DNS általában kettős spirálként létezik, amelyben két szál bázisa az alap-párosítás szabályai szerint kötődik egymáshoz: az A és T bázisok alkotják az egyik párhalmazt, míg C és G a másik halmazt. Az RNS egy rokon, egyszálú molekula, amely ugyanazokat a bázispárosítási szabályokat tartja be a DNS-transzkripció során, kivéve az U bázis T-vel való helyettesítését az RNS-ben.
Átírás indítása
A transzkripció megkezdése előtt a fehérje-iniciációs faktoroknak komplexet kell alkotniuk az RNS-polimeráz molekulájával. Ezek a tényezők lehetővé teszik az enzim számára, hogy a DNS-szál promóter régióihoz - különböző transzkripciós egységek kapcsolódási pontjaihoz - kötődjön. A transzkripciós egységek egy vagy több gén szekvenciája, amelyek egy DNS-szál fehérjeszabályozó részei. Az RNS-polimeráz komplex egy transzkripciós buborékot hoz létre azzal, hogy kicsomagolja a DNS kettős spirál egy részét a transzkripciós egység elején. Ezután az enzimkomplexum úgy kezdi meg az RNS összeállítását, hogy egyenként egy bázist leolvassa a DNS templát szálat.
Nyújtás és megszüntetés
Az RNS polimeráz komplex sok hamis indítást indíthat el, mielőtt a megnyúlás megkezdődne. Hamis indításkor az enzim körülbelül 10 bázist ír át, majd megszakítja a folyamatot és újraindul. A megnyúlás csak akkor kezdődhet, amikor az RNAP felszabadítja az iniciáló fehérjefaktorokat, rögzítve azt a DNS promoter régióhoz. Amint a megnyúlás folyamatban van, az enzim megnyújtási tényezőket vesz fel, amelyek elősegítik a transzkripciós buborék mozgatását a DNS-szálon. A mozgó RNAP molekula megnyújtja az új RNS szálat, hozzáadva cukor-foszfát egységeket és nukleotid bázisokat, amelyek kiegészítik a DNS templát bázisait. Ha az RNAP hibásan bontott bázist fedez fel, akkor képes hasítani és újraszintetizálni a hibás RNS szegmenst. Az átírás akkor ér véget, amikor az enzim leolvas egy stop szekvenciát a DNS templáton. Befejezéskor az RNAP enzim felszabadítja az RNS transzkriptumot, a fehérjefaktorokat és a DNS templátot.