חומצה ריבונוקלאית, או RNA, ממלא כמה תפקידים חיוניים בחיי התא. הוא פועל כשליח, המעביר את הקוד הגנטי מחומצה דאוקסיריבונוקלאית, או DNA, למכונות הסינתזה של חלבונים בתא. RNA ריבוזומלי מצטרף לחלבונים ליצירת ריבוזומים, מפעלי החלבון של התא. העבר RNA מעביר חומצות אמינו לחוטי חלבון הגדלים כאשר ריבוזומים מתרגמים RNA שליח. צורות אחרות של RNA עוזרות לשלוט בפעילות התאים. האנזים RNA פולימראז, או RNAP, בעל מספר צורות, אחראי על התארכות שרשרת ה- RNA במהלך תעתיק ה- DNA.
מבנה RNA פולימראז
בתאים אוקריוטיים - כלומר בתאים עם גרעינים מאורגנים - סוגים שונים של RNAP מסומנים I עד V. לכל אחד מהם יש מבנה מעט שונה וכל אחד מהם יוצר סט שונה של RNAs. לדוגמה, RNAP II אחראי על יצירת RNA שליח, או mRNA. לתאים פרוקריוטים (שאין בהם גרעינים מסודרים) יש סוג אחד של RNAP. האנזים מורכב ממספר יחידות משנה של חלבון המבצעות פונקציות שונות במהלך התמלול. אתר פעיל המכיל אטום מגנזיום הוא המיקום בתוך האנזים בו מתארך ה- RNA. האתר הפעיל מוסיף קבוצות סוכר-פוספט לחוט ה- RNA הגדל ומצמיד בסיסי נוקלאוטידים על פי כללי זיווג הבסיס.
זיווג בסיס
ה- DNA הוא מולקולה ארוכה עם עמוד שדרה המורכב מיחידות סוכר ופוספט מתחלפות. אחד מארבעה בסיסים של נוקליאוטידים - מולקולות חד או כפולות טבעות המכילות חנקן - תלוי בכל יחידת סוכר. ארבעת בסיסי ה- DNA מתויגים A, T, C ו- G. רצף זוגות הבסיס לאורך מולקולת ה- DNA מכתיב את רצף חומצות האמינו בחלבונים המסונתזים על ידי התא. ה- DNA קיים בדרך כלל כסליל כפול שבו בסיסים של שני גדילים נקשרים זה לזה על פי כללי פרידת בסיס: בסיסי A ו- T יוצרים קבוצה אחת של זוגות, ואילו C ו- G יוצרים את הקבוצה השנייה. RNA הוא מולקולה קשורה חד-גדילית השומרת על אותם כללי זיווג בסיסים במהלך תעתיק ה- DNA, למעט החלפת בסיס ה- U ב- T ב- RNA.
ייזום תמלול
גורמי ייזום חלבונים חייבים ליצור קומפלקס עם מולקולה של פולימראז RNA לפני שתוכל להתחיל שעתוק. גורמים אלה מאפשרים לאנזים להיקשר לאזורי היזם - נקודות התקשרות ליחידות תעתיק שונות - על גדיל DNA. יחידות תעתיק הן רצפים של אחד או יותר הגנים, שהם החלקים המפרטים חלבון של גדיל DNA. מתחם ה- RNA פולימראז יוצר בועת שעתוק על ידי פתיחת רוכסן חלק מהסליל הכפול של ה- DNA בתחילת יחידת השעתוק. מתחם האנזים מתחיל אז להרכיב RNA על ידי קריאת גדיל תבנית ה- DNA בסיס אחד בכל פעם.
התארכות וסיום
מתחם ה- RNA פולימראז עשוי לגרום להתחלות שווא רבות לפני תחילת ההתארכות. בהתחלה כוזבת, האנזים מתמלל כ -10 בסיסים ואז מבטל את התהליך ומופעל מחדש. התארכות יכולה להתחיל רק כאשר ה- RNAP משחרר את גורמי החלבון היוזמים המעגנים אותו לאזור מקדם ה- DNA. לאחר התארכות, האנזים מגייס גורמי התארכות שיסייעו בהנעת בועת השעתוק לאורך גדיל ה- DNA. מולקולת ה- RNAP הנעית מאריכה את גדיל ה- RNA החדש על ידי הוספת יחידות סוכר-פוספט ובסיסי נוקליאוטידים המשלימים את הבסיסים בתבנית ה- DNA. אם ה- RNAP יגלה בסיס לא מתאים, הוא יכול לנתק ולסנתז מחדש את קטע ה- RNA השגוי. תעתיק מסתיים כאשר האנזים קורא רצף עצירה בתבנית ה- DNA. בסיום האנזים RNAP משחרר את תמליל ה- RNA, את גורמי החלבון ואת תבנית ה- DNA.