Rna polymerase چیست؟

مقدمه

پلیمراز اسید ریبونوکلئیک (RNA) یک آنزیم واسطه است که وظیفه پردازش توالی‌های ژن را در مواد ژنتیکی مبتنی بر RNA دارد که می‌تواند در سنتز پروتئین مورد استفاده قرار گیرد. در این مطلب ، ما RNA پلیمراز را تعریف کرده و عملکردهای مختلف آن را در سراسر زیست شناسی سلولی بیشتر بررسی می‌کنیم.

RNA پلیمراز چیست؟

RNA پلیمراز یک آنزیم چند واحدی است که مولکول های RNA را از یک الگوی DNA با فرآیندی به نام رونویسی سنتز می‌کند. رونویسی اطلاعات ژنتیکی به RNA اولین قدم در بیان ژن است که قبل از ترجمه ، فرایند رمزگشایی RNA به پروتئین‌ها انجام می‌شود.

ساختار و عملکرد RNA پلیمراز (در رونویسی)

آنزیم RNA پلیمراز یک مجموعه بزرگ است که از چندین زیر واحد تشکیل شده است. فرم پروکاریوتی RNA پلیمراز دارای چهار زیر واحد است که می‌توانند همه انواع RNA را رونویسی کنند. در یوکاریوت‌ها ، این آنزیم‌ها دارای هشت (یا بیشتر) زیر واحد هستند که اتصال و پردازش DNA را در طول رونویسی تسهیل می‌کنند.

سه مرحله رونویسی شامل عملکردهای مختلف RNA پلیمراز است که منجر به سنتز RNA می شود:

1. مرحله شروع

هنگامی شروع می‌شود که RNA پلیمراز در اطراف پروموتور DNA پیچیده شود. پروموتر یک توالی DNA است که RNA پلیمراز را در محل اتصال در بالادست ژن هدایت می‌کند. در حالی که RNA پلیمراز پروکاریوتی می‌تواند مستقیماً به توالی های پروموتر DNA متصل شود ، اشکال یوکاریوتی برای اتصال اولیه نیاز به کمک عوامل رونویسی دارند. هنگامی که RNA پلیمراز با موفقیت DNA را در ناحیه پروموتر مورد نظر متصل می‌کند، آنزیم می‌تواند با مرحله دوم رونویسی ادامه یابد.

2. گسترش

گسترش زمانی شروع می شود که RNA پلیمراز DNA دو رشته‌ای را به دو رشته منفصل کند. این رشته‌های DNA به عنوان الگوهای ژنتیکی برای سنتز RNA استفاده می‌شوند. همانطور که رشته الگوی DNA از طریق RNA پلیمراز حرکت می‌کند ، یک رشته RNA می‌سازد که مکمل رشته DNA رونویسی شده است.

3. خاتمه

آخرین مرحله رونویسی است. هنگامی که RNA پلیمراز با توالی یا سیگنال خاتمه دهنده برخورد می‌کند ، افزودن نوکلئوتیدهای مکمل به رشته RNA را متوقف می‌کند. پس از آن رونویسی RNA منتشر می‌شود که پایان رونویسی آن قالب DNA را مشخص می‌کند.

انواع مختلف RNA پلیمراز چیست؟

در حالی که پروکاریوت‌ها مانند باکتری‌ها دارای یک RNA پلیمراز هستند که همه انواع RNA را رونویسی می‌کند ، یوکاریوت‌ها مانند گیاهان و پستانداران می‌توانند اشکال متعددی از RNA پلیمراز داشته باشند.

RNA پلیمراز I

RNA پلیمراز I مسئول سنتز بیشتر رونویسی RNA ریبوزومی (rRNA) است. این رونویسی‌ها در داخل هسته تولید می‌شوند . در دسترس بودن مولکول های rRNA تولید شده توسط RNA پلیمراز می‌تواند بر عملکردهای ضروری زیست شناسی سلولی تأثیر بگذارد ، زیرا این رونویسی‌ها مستقیماً در تولید ریبوزوم‌ها نقش دارند.

RNA پلیمراز II

RNA پلیمراز II ژن‌های کد کننده پروتئین را به RNA پیام رسان (mRNA) رونویسی می‌کند. این آنزیم 12 زیر واحدی به عنوان مجموعه‌ای عمل می‌کند که مستقیماً بر بیان ژن از طریق تولید رونویسی پیش از mRNA تأثیر می‌گذارد. هنگامی که پیش mRNA ها (  pre-mRNA ) توسط RNA پلیمراز II در هسته آزاد می‌شوند ، تغییرات بیوشیمیایی این رونوشت‌ها را برای ترجمه آماده می کند. RNA پلیمراز II همچنین مولکول‌های میکرو RNA   (miRNA) را تولید می‌کند. این رونوشت‌های بدون کد می توانند بین بیان ژن و فعالیت mRNA ها پس از رونویسی ارتباط ایجاد کنند.

RNA پلیمراز III

RNA پلیمراز III ژن های rRNA را به RNA های کوچک مانند RNA انتقال (tRNA) و 5S rRNA رونویسی می‌کند. این رونویسی RNA کوچکتر در عملکرد طبیعی سلول در سراسر هسته و سیتوپلاسم نقش دارد.

RNA پلیمراز IV و V

RNA پلیمراز IV و V که به طور انحصاری در گیاهان یافت می‌شوند ، آنزیم‌های رونویسی هستند که به عنوان فرم های تخصصی RNA پلیمراز II تکامل یافته اند. هر دو آنزیم رونویسی RNA تداخلی (siRNA) کوچکی تولید می‌کنند که در خاموش شدن ژن های گیاهی نقش دارند.

RNA پلیمراز در مقابل DNA پلیمراز

DNA پلیمراز در طول تکثیر ، مولکول های DNA دو رشته‌ای را از رشته‌های DNA باز نشده سنتز می‌کند. اگرچه محصولات نهایی تکثیر و رونویسی متفاوت هستند ، اما هر دو با افزودن نوکلئوتیدها در جهت 5 به 3 ، بر روی DNA کار می‌کنند. برخلاف RNA پلیمراز ، DNA پلیمراز یک فرآیند نیمه محافظت شده است که از هر دو رشته یک مولکول DNA دو رشته‌ای به عنوان الگویی برای تکثیر استفاده می‌کند.

RNA پلیمراز و داروها

RNA پلیمراز به دلیل وجود و عملکرد گسترده در طول حیات ، یک هدف جذاب برای توسعه دارو است. تفاوت‌های بیوشیمیایی در RNA پلیمراز بین پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها به داروهای خاصی اجازه می‌دهد که پلیمرازهای RNA میکروبی را بدون هیچ گونه تعاملی با داروهای ما مورد هدف قرار دهند.

چندین داروی ضد میکروبی به عنوان مهار کننده های RNA پلیمراز عمل می‌کنند و فعالیت آنزیم‌های باکتریایی یا ویروسی را در یک مرحله رونویسی مسدود می‌کنند. به عنوان مثال ، ریفامایسین ها گروهی از آنتی‌بیوتیک‌های باکتریایی هستند که با مسدود کردن کانال خروجی RNA پلیمراز ، از مرحله طولانی شدن جلوگیری می‌کنند. این داروها معمولاً برای درمان عفونت‌های چالش برانگیز ناشی از جذام و سل استفاده می‌شوند.

مطالعه صدها مطلب علمی در حوزه بیولوژی

آرشیو جدیدترین خبرهای روز دنیای بیولوژی

منرجم: مهندس محمدمعین باشی