原核生物、真核生物、古細菌のRNAポリメラーゼの構造、機能



の RNAポリメラーゼ は、鋳型として使用されるＤＮＡ配列から出発して、ＲＮＡ分子の重合を媒介することを担う酵素複合体である。このプロセスは遺伝子発現の最初のステップであり、転写と呼ばれています。 RNAポリメラーゼは、プロモーターとして知られる非常に特定の領域でDNAに結合します.

この酵素、そして一般に転写の過程は、真核生物よりも真核生物の方が複雑です。すべての遺伝子が単一クラスのポリメラーゼによって転写される原核生物とは対照的に、真核生物は特定の種類の遺伝子に特化した複数のRNAポリメラーゼを有する。.

転写に関連する要素における真核生物の系統内の複雑さの増加は、多細胞生物に典型的な、より洗練された遺伝子調節システムにおそらく関連している.

古細菌では、転写は真核生物で起こるプロセスと似ていますが、ポリメラーゼは1つしかありません.

ポリメラーゼは単独では作用しません。転写プロセスが適切に開始されるためには、転写因子と呼ばれるタンパク質複合体の存在が必要です。.

索引

  • 1つの構造
  • 2つの機能
  • 3原核生物では
  • 4真核生物では
    • 4.1遺伝子とは?
    • 4.2 RNAポリメラーゼII
    • 4.3 RNAポリメラーゼIとIII
    • オルガネラの4.4 RNAポリメラーゼ
  • 5古細菌では
  • 6 DNAポリメラーゼとの違い
  • 7参考文献

構造

最もよく特徴付けられているＲＮＡポリメラーゼは細菌のポリメラーゼである。これは複数のポリペプチド鎖からなる。この酵素は、α、β、β 'およびσとして分類されるいくつかのサブユニットを有する。この最後のサブユニットは触媒作用に直接関与しないが、ＤＮＡへの特異的結合に関与することが示されている。.

事実、我々がサブユニットσを排除したとしても、ポリメラーゼは依然としてその関連反応を触媒することができるが、それは間違った領域ではそうする。.

αサブユニットの質量は40,000ダルトンで、2つあります。サブユニットβおよびβ 'のうちの１つのみがあり、それらはそれぞれ１５５，０００および１６０，０００ダルトンの質量を有する。.

これら３つの構造は酵素の核内に位置し、σサブユニットはさらに離れており、シグマ因子と呼ばれている。完全な酵素 - またはホロ酵素 - は480,000ダルトンに近い総重量を持っています.

ＲＮＡポリメラーゼの構造は広く変化し、そして研究されたグループに依存する。しかし、すべての有機体にはいくつかのユニットからなる複雑な酵素があります。.

機能

ＲＮＡポリメラーゼの機能は、ＤＮＡ鋳型から構築されたＲＮＡ鎖のヌクレオチドの重合である。.

生物の構築と開発に必要な情報はすべてそのDNAに書かれています。ただし、この情報はタンパク質に直接変換されません。メッセンジャーRNA分子への中間段階が必要である.

DNAからRNAへの言語のこの変換はRNAポリメラーゼによって仲介され、その現象は転写と呼ばれます。このプロセスはDNA複製に似ています.

原核生物では

原核生物は、明確な核を持たない単細胞生物です。すべての原核生物のうち、最も研究されている生物は 大腸菌. この細菌は私たちの微生物叢の正常な住人であり、遺伝学者にとって理想的なモデルとなっています.

RNAポリメラーゼはこの生物体で最初に単離され、そして転写研究の大部分は米国で行われた。 大腸菌. この細菌の1つの細胞内で、最大7000分子のポリメラーゼを見つけることができます。.

3種類のRNAポリメラーゼを持つ真核生物とは異なり、原核生物ではすべての遺伝子が1種類のポリメラーゼによって処理されます。.

真核生物において

遺伝子とは?

真核生物は、膜によって境界が定められた核を持ち、異なる細胞小器官を持つ生物です。真核細胞は3種類の核RNAポリメラーゼによって特徴付けられ、それぞれの種類が特定の遺伝子の転写に関与しています.

「遺伝子」は定義するのが簡単な用語ではありません。通常、我々は、最終的にタンパク質に翻訳されるあらゆるDNA配列を「遺伝子」と呼ぶために使用されます。前の記述は真実ですが、その最終産物がRNAである（そしてタンパク質ではない）遺伝子、あるいはそれらは発現の調節に関与する遺伝子でもあります。.

Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩと名付けられた３種類のポリメラーゼがある。以下にその機能を説明します。

RNAポリメラーゼII

タンパク質をコードし、メッセンジャーRNAを含む遺伝子は、RNAポリメラーゼIIによって転写されます。タンパク質合成におけるその関連性のために、それは研究者によって最も研究されたポリメラーゼであった.

転写因子

これらの酵素はそれ自身で転写の過程を指示することはできず、それらは転写因子と呼ばれるタンパク質の存在を必要とする。転写因子には、一般的なものと追加的なものがあります。.

最初のグループには、転写に関与するタンパク質が含まれています。 みんな ポリメラーゼのプロモーターＩＩ。これらは転写の基本機構を構成します.

システム内 in vitro, ＲＮＡポリメラーゼＩＩによる転写の開始に不可欠である５つの一般的な因子が特徴付けられている。これらのプロモーターは「TATAボックス」と呼ばれるコンセンサス配列を有する。.

転写の第一段階は、TFIIDと呼ばれる因子のTATAボックスへの結合を含む。このタンパク質は複数のサブユニットとの複合体です - それらの中でも、箱に特有のものです。それはまたTAFと呼ばれる1ダースのペプチドで構成されています。 TBP関連因子）.

関与する3番目の要因はTFIIFです。ポリメラーゼIIが動員された後、TFIIEおよびTFIIH因子は転写の開始に必要である.

RNAポリメラーゼIとIII

リボソームＲＮＡはリボソームの構造要素である。リボソームRNAに加えて、リボソームはタンパク質で構成されており、メッセンジャーRNAの分子をタンパク質に翻訳する役割を担っています。.

トランスファーＲＮＡもまたこの翻訳過程に関与し、形成中にポリペプチド鎖に組み込まれるアミノ酸をもたらす。.

これらのＲＮＡ（リボソームおよびトランスファー）はＲＮＡポリメラーゼＩおよびＩＩＩによって転写される。 ＲＮＡポリメラーゼＩは、２８Ｓ、２８Ｓおよび５．８Ｓとして知られる、より大きいリボソームＲＮＡの転写に特異的である。 Ｓは沈降係数、すなわち遠心分離プロセス中の沈降速度を指す。.

RNAポリメラーゼIIIは、より小さなリボソームRNA（5S）をコードする遺伝子の転写に関与しています。.

さらに、小さな核RNAとして一連の小さなRNA（最もよく知られているメッセンジャー、リボソームRNA、トランスファーRNAだけでなく、複数の種類のRNAがあることを忘れないでください）は、RNAポリメラーゼIIIによって転写されます。.

転写因子

リボソーム遺伝子の転写専用に予約されているＲＮＡポリメラーゼＩは、その活性のためにいくつかの転写因子を必要とする。リボソームＲＮＡをコードする遺伝子は、転写開始部位の「上流」に約１５０塩基対の局在化プロモーターを有する。.

プロモーターは2つの転写因子、UBFとSL1によって認識されます。これらはプロモーターと協同的に結合してポリメラーゼＩを補充し、開始複合体を形成する。.

これらの因子は、複数のタンパク質サブユニットによって形成されています。同様に、TBPは真核生物における3つのポリメラーゼの共通の転写因子であるように思われる.

ＲＮＡポリメラーゼＩＩＩについては、転写因子ＴＦＩＩＩＡ、ＴＦＩＩＩＢおよびＴＦＩＩＩＣが同定されている。これらは転写複合体に連続的に結合している.

オルガネラのRNAポリメラーゼ

細胞小器官と呼ばれる細胞内区画は真核生物の際立った特徴の一つです。ミトコンドリアと葉緑体は、細菌の中でこの酵素に似ている別々のRNAポリメラーゼを持っています。これらのポリメラーゼは活性であり、そしてそれらはこれらのオルガネラに見られるＤＮＡを転写する。.

共生共生理論によると、真核生物は共生の出来事から来ており、そこでは1つの細菌がより小さなものを飲み込んだ。この関連する進化的事実は、ミトコンドリアのポリメラーゼと細菌のポリメラーゼとの間の類似性を説明する.

古細菌では

細菌のように、古細菌には、単細胞生物のすべての遺伝子の転写を担う唯一のタイプのポリメラーゼがあります。.

しかし、古細菌のRNAポリメラーゼは真核生物のポリメラーゼの構造と非常によく似ています。それらは、ＴＡＴＡボックスおよび転写因子、ＴＢＰおよびＴＦＩＩＢを具体的に提示する。.

一般に、真核生物における転写の過程は古細菌に見られるものと非常に似ています。.

DNAポリメラーゼとの違い

DNA複製は、DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素複合体によって調整されています。この酵素は通常RNAポリメラーゼ（5 'から3'方向のヌクレオチド鎖の重合を触媒する）と比較されますが、いくつかの点で違いがあります。.

ＤＮＡポリメラーゼは、プライマーまたはプライマーと呼ばれる分子の複製を開始することができるために短いヌクレオチド断片を必要とする。 RNAポリメラーゼは合成を始めることができる de novo, そしてその活動のために最初を必要としません.

ＤＮＡポリメラーゼは染色体に沿ったいくつかの部位に結合することができるが、ポリメラーゼは遺伝子のプロモーターにのみ結合する。.

のメカニズムについて 校正 酵素のうち、DNAポリメラーゼの酵素はもっとよく知られており、誤って重合された間違ったヌクレオチドを修正することができます。.

参考文献

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