RNA-Polymerase-Typen und Rollen in Eukaryoten

RNA-polymerase (RNAP) ist das Enzym verantwortlich für die Transkription in eukaryotischen Zellen. Im Gegensatz zu Bakterienzellen, bei denen eine einzelne RNAP die Transkription erleichtert, gibt es in Eukaryoten drei Arten von RNAP, die unterschiedliche Rollen bei der Genexpression spielen.

Bildnachweis: Ktsdesign /

RNA-Polymerasestruktur

Untereinheiten

Alle drei RNAPs haben katalytische Kerne, die aus 10 Untereinheiten bestehen., Fünf davon sind Kernuntereinheiten, die Krabbenklauenformen mit DNA an ihren Zentren, Kanäle für RNA-Produkte und NTP-Substrate sowie weitere 5 Einheiten bilden.

Die klauenartige Form stabilisiert die DNA und ermöglicht die korrekte Bildung von Transkriptionsblasen (Regionen, in denen DNA-Stränge in der Nähe von Genen abgewickelt sind, die transkribiert werden sollen.) RNAP II besteht nur aus insgesamt 12 Untereinheiten. Zusammen mit den 10 katalytischen Untereinheiten, die in allen RNAPs gefunden werden, hat RNAP II zwei Rpb4⧸7, die die Transkription initiieren.,

RNAP II ist das Enzym, das in erster Linie für die Synthese von Messenger-RNA (mRNA) verantwortlich ist. RNAP I und III enthalten eine zusätzliche heterodimere Untereinheit. RNAP III allein hat eine heterotrimere Untereinheit, die insgesamt 17 Untereinheiten ergibt.

Wiederholungssequenzen

RNAP II weist an seinem Carboxylende mehrere Wiederholungseinheiten auf (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser), die weder in RNAP I noch in III vorkommen. ,

Funktionelle Bedeutung von Untereinheiten

Es wird angenommen, dass die zusätzlichen Untereinheiten in RNAP III dem Enzym im Vergleich zu anderen RNAPs eine erhöhte Flexibilität verleihen. Während RNAP I (im Kern lokalisiert) allein für die Synthese der großen ribosomalen RNA (rRNA) – Untereinheit verantwortlich ist.

Das hochpräzise RNAP III, bekannt für seine Stabilität, synthetisiert große Mengen tRNA, 5S rRNA und andere Produkte für die Proteinsynthese. Beide Polymerasen spielen strukturelle und katalytische Rollen innerhalb der Zelle.,

Rolle von RNAP II bei der Transkription

Bindung an Promotor

Unabhängig von der Spezies spielt RNAP eine Rolle bei der Transkription. Durch Bindung an die Promotorstelle an einem DNA-Strang bilden RNAP zusammen mit Transkriptionsfaktoren einen Transkriptionsvorinitiationskomplex (PIC). Dies initiiert den Prozess der Transkription.

Die Promotorstelle ist eine Region, die stromaufwärts am 5′ – Ende eines DNA-Strangs liegt. Eine AT-reiche TATA-Box ist die bekannteste Promotorsequenz und wird von RNAP II verwendet. Dieser Promotor kommt jedoch nur bei etwa 10-15% der Säugetierarten vor.,

Transkriptionsfaktoren wie TFIID binden an die TATA-Box, was zu einer dramatischen Veränderung der Form des DNA-Ständers führt. Dies ermöglicht es anderen Proteinen, sich an der Promotorstelle mit RNAP II zusammenzusetzen und den Transkriptionsinitiationskomplex (TIC) zu bilden.

Zugabe von Phosphatgruppen

Phosphatgruppen werden durch TFIIH zum hinteren Ende von RNAP II hinzugefügt, wobei das Enzym freigesetzt wird, so dass es den Transkriptionsprozess starten kann. Die Transkriptionsfaktoren am Promotorort werden dann freigesetzt und recycelt, so dass sie eine neue Transkriptionsrunde beginnen können., Phosphatase entfernt die Phosphatgruppen aus RNAP II, sobald der Transkriptionsprozess abgeschlossen ist.

5 ‚Kappe

Die RNA ist am 5′ Ende verschlossen. Diese Kappe besteht aus Guanin und einer Methylgruppe. Die RNA-Polyadenylierung erfolgt am 3 ‚ – Ende, wo dem RNA-Molekül die Adenosinmonophosphat-Wiederholungen zugesetzt werden, was zur Bildung eines Poly A-Schwanzes führt. Dies hilft der reibungslosen Übertragung von mRNA aus dem Kern, erhöht die Langlebigkeit im Zellzytoplasma und verbessert seine translationale Effizienz.,

Transkription Erleichtert durch RNA-Polymerase I und III

Die Promotorsequenz, die mit der Synthese von rRNA assoziiert ist, ist 150 Basenpaare lang. Zwei Transkriptionsfaktoren, UBF und SL1, binden an den Promotor und rekrutieren RNAP I an die Site.

Die von RNAP III verwendeten Promotorsequenzen unterscheiden sich von denen anderer Polymerasen, da es sich eher um interne Promotoren als um einen vorgeschalteten Ort handelt. Der Transkriptionsfaktor TFIIIC bindet an den Promotor innerhalb des DNA-Strangs und rekrutiert TFIIIB stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle.,

Die nachfolgenden Ereignisse sind nicht gut charakterisiert, obwohl vorgeschlagen wurde, dass RNAP III langsam von seinen Transkriptionsfaktoren dissoziiert, was zu einer langsamen Clearance von der Initiationsstelle führt.

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