Рибонуклеиновая кислота, или РНК, играет несколько жизненно важных ролей в жизни клетки. Он действует как мессенджер, передавая генетический код дезоксирибонуклеиновой кислоты или ДНК механизмам синтеза белков клетки. Рибосомная РНК соединяется с белками, образуя рибосомы, белковые фабрики клетки. РНК переносит аминокислоты в растущие белковые нити, поскольку рибосомы транслируют информационную РНК. Другие формы РНК помогают контролировать активность клеток. Фермент РНК-полимераза, или РНКП, имеющий несколько форм, отвечает за удлинение цепи РНК во время транскрипции ДНК.
Структура РНК-полимеразы
В эукариотических клетках, то есть клетках с организованными ядрами, различные типы РНКП обозначены буквами от I до V. Каждый из них имеет немного отличающуюся структуру и каждый создает свой набор РНК. Например, RNAP II отвечает за создание информационной РНК или мРНК. Прокариотические клетки (не имеющие организованных ядер) имеют один тип РНКП. Фермент состоит из нескольких белковых субъединиц, которые выполняют различные функции во время транскрипции. Активный центр, содержащий атом магния, - это место внутри фермента, в котором РНК удлиняется. Активный центр добавляет сахарно-фосфатные группы к растущей цепи РНК и присоединяет нуклеотидные основания в соответствии с правилами спаривания оснований.
Базовое соединение
ДНК - это длинная молекула, основа которой состоит из чередующихся сахарных и фосфатных звеньев. Одно из четырех нуклеотидных оснований - молекулы с одним или двумя кольцами, содержащие азот, - свисает с каждой сахарной единицы. Четыре основания ДНК обозначены буквами A, T, C и G. Последовательность пар оснований в молекуле ДНК определяет последовательность аминокислот в белках, синтезируемых клеткой. ДНК обычно существует в виде двойной спирали, в которой основания двух цепей связываются друг с другом в соответствии с правилами разделения оснований: основания A и T образуют один набор пар, а C и G образуют другой набор. РНК - это родственная одноцепочечная молекула, которая соблюдает те же правила спаривания оснований во время транскрипции ДНК, за исключением замены основания U на Т в РНК.
Инициирование транскрипции
Факторы инициации белка должны образовать комплекс с молекулой РНК-полимеразы, прежде чем может начаться транскрипция. Эти факторы позволяют ферменту связываться с промоторными областями - точками прикрепления различных единиц транскрипции - на цепи ДНК. Единицы транскрипции представляют собой последовательности одного или нескольких генов, которые являются специфическими для белка частями цепи ДНК. Комплекс РНК-полимеразы создает пузырь транскрипции, распаковывая часть двойной спирали ДНК в начале единицы транскрипции. Затем ферментный комплекс начинает сборку РНК, считывая цепочку матрицы ДНК по одному основанию за раз.
Продление и прекращение
Комплекс РНК-полимеразы может дать много ложных стартов до того, как начнется удлинение. При неудачном запуске фермент расшифровывает около 10 оснований, а затем прерывает процесс и перезапускает его. Элонгация может начаться только тогда, когда RNAP высвобождает инициирующие белковые факторы, прикрепляя ее к промоторной области ДНК. Как только происходит удлинение, фермент задействует факторы удлинения, которые помогают перемещать пузырек транскрипции вниз по цепи ДНК. Движущаяся молекула РНКП удлиняет новую цепь РНК, добавляя сахарно-фосфатные единицы и нуклеотидные основания, которые дополняют основания на матрице ДНК. Если RNAP обнаруживает неверно спаренное основание, он может расщепить и повторно синтезировать ошибочный сегмент РНК. Транскрипция заканчивается, когда фермент считывает стоп-последовательность на матрице ДНК. При завершении фермент RNAP высвобождает транскрипт РНК, белковые факторы и матрицу ДНК.