Acid ribonucleic, sau ARN, joacă mai multe roluri vitale în viața unei celule. Acționează ca un mesager, transmite codul genetic de la acidul dezoxiribonucleic sau ADN, la mașina de sintetizare a proteinelor celulei. ARN ribozomal se unește cu proteinele pentru a forma ribozomi, fabricile de proteine ale celulei. Transferul de ARN transferă aminoacizii în fire de proteine în creștere pe măsură ce ribozomii traduc ARN mesager. Alte forme de ARN ajută la controlul activității celulare. Enzima ARN polimerază sau RNAP, care are mai multe forme, este responsabilă pentru alungirea lanțului ARN în timpul transcrierii ADN-ului.
Structura ARN polimerazei
În celulele eucariote - adică celulele cu nuclei organizați - diferitele tipuri de RNAP sunt marcate de la I la V. Fiecare are o structură ușor diferită și fiecare creează un set diferit de ARN-uri. De exemplu, RNAP II este responsabil pentru crearea ARN messenger sau ARNm. Celulele procariote (care nu au nuclei organizați) au un tip de RNAP. Enzima este formată din mai multe subunități proteice care îndeplinesc diferite funcții în timpul transcrierii. Un sit activ care conține un atom de magneziu este locația din cadrul enzimei la care se alungă ARN. Site-ul activ adaugă grupuri de zahăr-fosfat la catena de ARN în creștere și atașează baze de nucleotide conform regulilor de împerechere a bazelor.
Asociere de bază
ADN-ul este o moleculă lungă cu o coloană vertebrală compusă din unități de zahăr și fosfat alternante. Una dintre cele patru baze nucleotidice - molecule cu inel unic sau dublu care conțin azot - atârnă de fiecare unitate de zahăr. Cele patru baze ADN sunt marcate cu A, T, C și G. Secvența perechilor de baze de-a lungul moleculei de ADN dictează secvența de aminoacizi din proteinele sintetizate de celulă. ADN-ul există de obicei ca o helică dublă în care bazele a două fire se leagă între ele conform regulilor de împerechere a bazelor: bazele A și T formează un set de perechi, în timp ce C și G formează celălalt set. ARN-ul este o moleculă monocatenară înrudită care respectă aceleași reguli de împerechere a bazelor în timpul transcrierii ADN-ului, cu excepția substituirii bazei U pentru T în ARN.
Inițierea transcripției
Factorii de inițiere a proteinelor trebuie să formeze un complex cu o moleculă de ARN polimerază înainte ca transcripția să poată începe. Acești factori permit enzimei să se lege de regiunile promotor - puncte de atașament pentru diferite unități de transcripție - pe un fir ADN. Unitățile de transcripție sunt secvențe ale uneia sau mai multor gene, care sunt porțiunile care specifică proteinele unei catene de ADN. Complexul ARN polimerază creează o bulă de transcripție prin dezarhivarea unei porțiuni din dubla helix ADN la începutul unității de transcripție. Complexul enzimatic începe apoi să asambleze ARN prin citirea șirului de șablon de ADN pe o bază la un moment dat.
Alungire și încetare
Complexul ARN polimerază ar putea face multe porniri false înainte de a începe alungirea. Într-un început fals, enzima transcrie aproximativ 10 baze și apoi întrerupe procesul și repornește. Alungirea poate începe numai atunci când RNAP eliberează factorii proteici inițiatori care o ancorează în regiunea promotorului ADN-ului. Odată ce alungirea este în curs de desfășurare, enzima înrolează factorii de alungire pentru a ajuta la mutarea bulei de transcripție pe catena de ADN. Molecula RNAP în mișcare alungă noua catenă de ARN prin adăugarea de unități de zahăr-fosfat și baze nucleotidice care completează bazele de pe șablonul ADN. Dacă RNAP descoperă o bază necorespunzătoare, poate cliva și resinteza segmentul de ARN errant. Transcrierea se termină atunci când enzima citește o secvență de oprire pe șablonul ADN. La terminare, enzima RNAP eliberează transcriptul ARN, factorii proteici și modelul ADN.