Jaki enzym odpowiada za wydłużanie łańcucha RNA?

Kwas rybonukleinowylub RNA odgrywa kilka istotnych ról w życiu komórki. Działa jako posłaniec, przekazując kod genetyczny z kwasu dezoksyrybonukleinowego lub DNA do mechanizmu syntezy białek w komórce. Rybosomalny RNA łączy się z białkami, tworząc rybosomy, fabryki białek komórki. Transfer RNA przenosi aminokwasy do rosnących nici białkowych, podczas gdy rybosomy tłumaczą informacyjne RNA. Inne formy RNA pomagają kontrolować aktywność komórek. Za wydłużanie łańcucha RNA podczas transkrypcji DNA odpowiada enzym polimeraza RNA (RNAP), który ma kilka postaci.

W komórkach eukariotycznych – to znaczy komórkach ze zorganizowanymi jądrami – różne typy RNAP są oznaczone od I do V. Każdy ma nieco inną strukturę i każdy tworzy inny zestaw RNA. Na przykład RNAP II odpowiada za tworzenie informacyjnego RNA, czyli mRNA. Komórki prokariotyczne (które nie mają zorganizowanych jąder) mają jeden typ RNAP. Enzym składa się z kilku podjednostek białkowych, które pełnią różne funkcje podczas transkrypcji. Miejsce aktywne zawierające atom magnezu to miejsce w enzymie, w którym wydłuża się RNA. Miejsce aktywne dodaje grupy cukrowo-fosforanowe do rosnącej nici RNA i przyłącza zasady nukleotydowe zgodnie z zasadami parowania zasad.

DNA to długa cząsteczka o szkielecie złożonym z naprzemiennych jednostek cukrowych i fosforanowych. Jedna z czterech zasad nukleotydowych – jedno- lub dwupierścieniowe cząsteczki zawierające azot – zwisa z każdej jednostki cukru. Cztery zasady DNA są oznaczone A, T, C i G. Sekwencja par zasad wzdłuż cząsteczki DNA dyktuje sekwencję aminokwasów w białkach syntetyzowanych przez komórkę. DNA zwykle istnieje jako podwójna helisa, w której zasady dwóch nici łączą się ze sobą zgodnie z zasadami parowania zasad: zasady A i T tworzą jeden zestaw par, podczas gdy C i G tworzą drugi zestaw. RNA jest pokrewną, jednoniciową cząsteczką, która zachowuje te same zasady parowania zasad podczas transkrypcji DNA, z wyjątkiem podstawienia zasady U przez T w RNA.

Czynniki inicjacji białka muszą utworzyć kompleks z cząsteczką polimerazy RNA, zanim będzie mogła rozpocząć się transkrypcja. Czynniki te umożliwiają enzymowi wiązanie się z regionami promotora – punktami przyłączenia różnych jednostek transkrypcyjnych – na nici DNA. Jednostki transkrypcyjne to sekwencje jednego lub większej liczby genów, które są częściami łańcucha DNA, które określają białko. Kompleks polimerazy RNA tworzy bańkę transkrypcyjną poprzez rozpakowanie części podwójnej helisy DNA na początku jednostki transkrypcyjnej. Kompleks enzymatyczny następnie zaczyna składać RNA przez odczytanie matrycy DNA po jednej zasadzie na raz.

Kompleks polimerazy RNA może spowodować wiele fałszywych startów przed rozpoczęciem wydłużania. W przypadku fałszywego startu enzym dokonuje transkrypcji około 10 zasad, a następnie przerywa proces i uruchamia się ponownie. Elongacja może rozpocząć się tylko wtedy, gdy RNAP uwolni inicjujące czynniki białkowe, zakotwiczające go w regionie promotora DNA. Gdy wydłużanie jest już w toku, enzym wykorzystuje czynniki wydłużania, które pomagają przesunąć bańkę transkrypcyjną w dół nici DNA. Poruszająca się cząsteczka RNAP wydłuża nową nić RNA poprzez dodanie jednostek cukrowo-fosforanowych i zasad nukleotydowych, które uzupełniają zasady na matrycy DNA. Jeśli RNAP wykryje nieprawidłowo sparowaną zasadę, może rozciąć i ponownie zsyntetyzować błędny segment RNA. Transkrypcja kończy się, gdy enzym odczytuje sekwencję stop z matrycy DNA. Na zakończenie enzym RNAP uwalnia transkrypt RNA, czynniki białkowe i matrycę DNA.