RNA Polimeraz Nedir?

RNA polimeraz, RNA (ribonükleik asit) üreten ve bir DNA (deoksiribonükleik asit) şablonundan RNA zincirlerinin başlatılmasını ve uzamasını katalize eden bir enzimdir. RNA, transkripsiyon olarak bilinen bir süreç kullanılarak oluşturulur. RNA polimeraz, bu işlemin önemli bir bileşenidir. RNA polimeraz enziminin katalize ettiği reaksiyon: (RNA)n + Ribonükleosit Trifosfat ->/<- (RNA)n+1 +PPi'dir. RNA polimerazları nispeten büyüktür. Tipik bir ökaryotik hücrede RNA polimerazın boyutu kabaca 500 kDa'dır. Bakterilerde kabaca 400kDa ve T7 bakteriyofajında ​​kabaca 100kDa'dır. Transkripsiyon hızları saniyede yaklaşık 50 bazdır. Ortalama bir proteini kodlayan tipik bir mRNA, prokaryotik bir hücrede yaklaşık 20 saniye ve ökaryotik bir hücrede yaklaşık 3 dakika sürer.

 

Şekil 1. RNA polimeraz işlevi

 

rna polimeraz işlevi

RNA polimerazın işlevi nedir?

RNA polimeraz, transkripsiyon işlemi sırasında bir DNA dizisini bir RNA dizisine kopyalamaktan sorumlu olan bir enzimdir. Protein alt birimlerinden oluşan karmaşık bir molekül olarak RNA polimeraz, bir DNA molekülünde depolanan bilgilerin yeni bir haberci RNA molekülüne kopyalandığı transkripsiyon sürecini kontrol eder.

 

RNA polimerazları tüm türlerde bulunur, ancak bu proteinlerin sayısı ve bileşimi taksonlar arasında farklılık gösterir. Örneğin, bakteriler tek tip RNA polimeraz içerirken ökaryotlar (çok hücreli organizmalar ve mayalar) üç farklı tip içerir. Bu farklılıklara rağmen, transkripsiyonel mekanizmalar arasında çarpıcı benzerlikler vardır. Örneğin, tüm türler, gen ifadesinde uzamsal ve zamansal değişiklikler elde etmek için transkripsiyonun düzenlenebileceği bir mekanizmaya ihtiyaç duyar.

 

 

 

Gen transkripsiyonu ökaryotik hücrelerin çekirdeğinde gerçekleşir ve transkripsiyon üç farklı çok alt birimli RNA polimeraz, RNA polimeraz I, RNA polimeraz II ve RNA polimeraz III tarafından gerçekleştirilir. Bu RNA polimerazların biyogenezi hakkında bugün hala çok az şey bilinmektedir: sentez kökenleri olan sitoplazmadan, transkripsiyon için çekirdeğe varışlarına kadar. Sadece yakın zamana kadar çalışmalar, hücre sitoplazmasında polimeraz birleştirme ara ürünlerinin, birleştirme faktörlerinin ve polimeraz nükleer ithalatı için gerekli faktörlerin bulunduğunu göstermiştir. RNA polimeraz II en tanımlanabilir olanıdır, dolayısıyla RNA polimerazın biyogenezi üzerine yapılan çoğu çalışmanın temelidir.

 

RNA polimeraz II, mRNA'ları ve küçük kodlamayan RNA'ları kopyalar ve 12 polipeptit alt birimi içerir. Her RNA polimerazın, RNA polimerazda kendi belirlenmiş rolü vardır. Hepsinin on özdeş alt birim katalitik çekirdeği vardır. Çevresel alt birimler, yapılarını ve işlevlerini farklılaştıran şeydir; RNA polimeraz II'nin, RNA polimeraz I ve RNA polimeraz III'teki homolog çekirdekleri modellemesine izin veren çekirdekler içerdiği belirlenmiştir. RNA polimeraz I ve RNA polimeraz III, RNA polimeraz II'nin (Rpb1 ve Rpb2'ye bağlanma) karşıt taraflarına bağlanır ve daha sonra etkileşen üç alt birime bölünür.

 

 

 

Ökaryotik RNA çekirdeğinin montajı, ilk olarak bakteriyel RNA polimeraz çalışmalarında tanımlanmıştır, çünkü RNA polimeraz II çekirdek alt birimleri, bakterilerinkiyle tamamen aynıdır. RNA polimeraz II'nin montajı, β ile etkileşime giren ve bağlı bir kompleks ara ürün oluşturan αα dimerinin oluşumu ile başlatılır. RNA polimeraz II'deki aktif yarık, montajın son aşamasında oluşturulan β alt birimlerinden oluşur, bu nedenle polimeraz tamamlanana kadar katalitik olarak aktif olmayacaktır. RNA polimeraz II hem bakterilerde hem de ökaryotik hücrelerde eşdeğer şekilde oluşum sergilemiştir.

 

RNA polimeraz II'nin kökenlerini belirlemek için in vitro deneyler de yapılmıştır. Üç mutant büyük alt birim kullanılarak, bunların montajı, darbe takip deneyleri kullanılarak takip edildi. Bilim adamları, Rpb3 ve Rpb3'ün ilk etkileşime girenler olduğunu ve bağlı kompleksin daha sonra Rpb1 ile etkileşime girdiğini buldu. Bununla birlikte, daha büyük mutasyona uğramış alt birimler kullanıldığından, normal boyutlu RNA polimeraz II'de normalde son montajın parçası olmayan Rpb6, Rpb10 ve Rpb12 kullanılmadan nihai montaj tamamlanamaz.

 

Montajı sırasında herhangi bir RNA alt birimi kaybolursa, sitoplazmada fazla miktarda Rpb1 bulunur, bu da polimerazın çekirdeğe girmesine ve transkriptazda yer almasına izin verilmeden önce tamamen birleştirilmesi gerektiği anlamına gelir. RNA polimeraz II nükleer lokalizasyon faktörlerinin, hücrede fonksiyonel polimeraz ile etkileşime giren proteinler olduğu tespit edilmiştir. Rpb1 birikimi, GPN1 ve GPN3'ün tükenmesinden kaynaklanır. GPN1'in ifadesi, fazla Rpb1'in tükenmesine yol açacaktır. GPN1'in RNA polimeraz II'ye bağlanması, GTP'nin uygun şekilde bağlanma yeteneğini de doğrudan etkileyebilir. GPN1'in homologları ayrıca polimeraz II'nin biyogenezinde ve son montajında ​​da yardımcı olur. GPN1, RNA polimeraz II oluşumunda birçok alt birime eşlik eden CCT kompleksi ile etkileşime girer.

 

DNA polimeraz vs RNA polimeraz

DNA polimeraz, nükleik asit molekülleri şeklinde yeni DNA kopyaları oluşturmaktan sorumlu olan bir enzim türüdür. Nükleik asitler, kimyasal olarak birbirine bağlı daha küçük, tekrar eden birimlerden oluşan büyük moleküller olan polimerlerdir. DNA, nükleotidler veya nükleotid bazları adı verilen tekrar eden birimlerden oluşur. DNA polimeraz, çift sarmallı bir DNA molekülünün iki özdeş DNA molekülüne kopyalandığı DNA replikasyonu sürecinden sorumludur. Bilim adamları, PCR olarak da bilinen polimeraz zincir reaksiyonu yoluyla DNA moleküllerini test tüplerinde kopyalamak için DNA polimeraz moleküllerinin gücünden yararlandı.

 

RNA ve DNA sentezi birçok yönden benzerdir. Her ikisi de 5'->3' sentez yönünü takip eder. Bir diğeri, uzama yönteminin, gelen nükleosit trifosfatın en içteki fosfatına nükleofilik bir saldırı yapan büyüyen zincirin ucundaki 3'OH grubu tarafından yapılmasıdır. Diğer bir benzerlik, sentezin pirofosfatın hidrolizi tarafından yürütülmesidir. Ancak ikisi arasındaki fark, RNA polimerazın, DNA polimerazın aksine bir primer gerektirmemesidir. Ayrıca DNA polimeraz aslında nükleotid transkripsiyonundaki hataları düzeltebilse de, RNA polimeraz uyumsuz nükleotitleri çıkarma yeteneğinden yoksundur.