RNA POLIMERASE: STRUKTUR, FUNGSI, PROKARIOTA, EUKARIOTA - BIOLOGI - 2025

The RNA polimerase merupakan kompleks enzim yang bertanggung jawab untuk menengahi polimerisasi molekul RNA, dari urutan DNA yang digunakan sebagai sebuah template yang. Proses ini adalah langkah pertama dalam ekspresi gen, dan disebut transkripsi. RNA polimerase berikatan dengan DNA di wilayah yang sangat khusus, yang dikenal sebagai promotor.

Enzim ini - dan proses transkripsi secara umum - lebih kompleks pada eukariota daripada pada prokariota. Eukariota memiliki banyak RNA polimerase yang berspesialisasi dalam jenis gen tertentu, berbeda dengan prokariota di mana semua gen ditranskripsi oleh satu kelas polimerase.

Struktur RNA polimerase bekerja.
Sumber: I, Splette

Kompleksitas yang meningkat dalam garis keturunan eukariotik dalam unsur-unsur yang terkait dengan transkripsi diduga terkait dengan sistem regulasi gen yang lebih canggih, khas organisme multisel.

Dalam archaea, transkripsi mirip dengan proses yang terjadi pada eukariota, meskipun faktanya mereka hanya memiliki satu polimerase.

Polimerase tidak bekerja sendiri. Agar proses transkripsi dapat dimulai dengan benar, keberadaan kompleks protein yang disebut faktor transkripsi diperlukan.

Struktur

RNA polimerase dengan karakter terbaik adalah polimerase dari bakteri. Ini terdiri dari beberapa rantai polipeptida. Enzim memiliki beberapa subunit, dikatalogkan sebagai α, β, β ′ dan σ. Telah ditunjukkan bahwa subunit terakhir ini tidak berpartisipasi secara langsung dalam katalisis, tetapi terlibat dalam pengikatan spesifik ke DNA.

Faktanya, jika kita menghilangkan subunit σ, polimerase masih dapat mengkatalisasi reaksi yang terkait, tetapi terjadi di daerah yang salah.

Subunit α memiliki massa 40.000 dalton dan ada dua. Dari subunit β dan β ′ hanya ada 1, dan mereka memiliki massa masing-masing 155.000 dan 160.000 dalton.

Ketiga struktur ini terletak di dalam inti enzim, sedangkan subunit σ berada lebih jauh, dan disebut faktor sigma. Enzim lengkap - atau holoenzim - memiliki berat total mendekati 480.000 dalton.

Struktur RNA polimerase sangat bervariasi, dan bergantung pada kelompok yang diteliti. Namun, di semua makhluk organik, ini adalah enzim kompleks, yang terdiri dari beberapa unit.

fitur

Fungsi RNA polimerase adalah polimerisasi nukleotida rantai RNA, dibangun dari cetakan DNA.

Semua informasi yang diperlukan untuk pembangunan dan perkembangan organisme tertulis dalam DNA-nya. Namun, informasi tersebut tidak langsung diterjemahkan menjadi protein. Langkah perantara menuju molekul RNA kurir diperlukan.

Transformasi bahasa dari DNA ke RNA ini dimediasi oleh RNA polimerase dan fenomena ini disebut transkripsi. Proses ini mirip dengan replikasi DNA.

Pada prokariota

Prokariota adalah organisme uniseluler, tanpa inti yang ditentukan. Dari semua prokariota, organisme yang paling banyak dipelajari adalah Escherichia coli. Bakteri ini adalah penghuni normal mikrobiota kita dan telah menjadi model ideal bagi ahli genetika.

RNA polimerase pertama kali diisolasi dalam organisme ini, dan sebagian besar studi transkripsi telah dilakukan pada E. coli. Dalam satu sel bakteri ini kita dapat menemukan hingga 7000 molekul polimerase.

Tidak seperti eukariota yang memiliki tiga jenis RNA polimerase, pada prokariota semua gen diproses oleh satu jenis polimerase.

Pada eukariota

Apa itu gen?

Eukariota adalah organisme yang memiliki inti yang dibatasi oleh membran dan memiliki organel yang berbeda. Sel eukariotik dicirikan oleh tiga jenis polimerase RNA inti, dan setiap jenis bertanggung jawab untuk transkripsi gen tertentu.

Sebuah "gen" bukanlah istilah yang mudah untuk didefinisikan. Biasanya, kita terbiasa memanggil sekuens DNA apa pun yang akhirnya diterjemahkan menjadi "gen" protein. Meskipun pernyataan sebelumnya benar, ada juga gen yang produk akhirnya adalah RNA (dan bukan protein), atau mereka adalah gen yang terlibat dalam pengaturan ekspresi.

Ada tiga jenis polimerase, disebut I, II dan III. Kami akan menjelaskan fungsinya di bawah ini:

RNA polimerase II

Gen yang mengkode protein - dan melibatkan RNA pembawa pesan - ditranskripsi oleh RNA polimerase II. Karena relevansinya dalam sintesis protein, polimerase telah menjadi yang paling banyak dipelajari oleh para peneliti.

Faktor transkripsi

Enzim ini tidak dapat mengarahkan proses transkripsi sendiri, mereka membutuhkan keberadaan protein yang disebut faktor transkripsi. Dua jenis faktor transkripsi dapat dibedakan: umum dan tambahan.

Kelompok pertama mencakup protein yang terlibat dalam transkripsi semua promotor polimerase II. Ini merupakan mesin dasar transkripsi.

Dalam sistem in vitro, lima faktor umum yang sangat diperlukan untuk inisiasi transkripsi oleh RNA polimerase II telah dikarakterisasi. Promotor ini memiliki urutan konsensus yang disebut "kotak TATA".

Langkah pertama dalam transkripsi melibatkan pengikatan faktor yang disebut TFIID ke kotak TATA. Protein ini adalah kompleks dengan banyak subunit - termasuk kotak pengikat khusus. Itu juga terdiri dari selusin peptida yang disebut TAF (faktor terkait TBP).

Faktor ketiga yang terlibat adalah TFIIF. Setelah polimerase II direkrut, faktor TFIIE dan TFIIH diperlukan untuk memulai transkripsi.

RNA polimerase I dan III

RNA ribosom adalah elemen struktural ribosom. Selain RNA ribosom, ribosom terdiri dari protein dan bertanggung jawab untuk menerjemahkan molekul RNA kurir menjadi protein.

Transfer RNA juga berpartisipasi dalam proses translasi ini, yang mengarah ke asam amino yang akan dimasukkan ke dalam rantai polipeptida yang membentuk.

RNA ini (ribosom dan transfer) ditranskripsi oleh RNA polimerase I dan III. RNA polimerase I spesifik untuk transkripsi RNA ribosom terbesar, yang dikenal sebagai 28S, 28S, dan 5.8S. S mengacu pada koefisien sedimentasi, yaitu laju sedimentasi selama proses sentrifugasi.

RNA polimerase III bertanggung jawab untuk transkripsi gen yang mengkode RNA ribosom terkecil (5S).

Selain itu, serangkaian RNA kecil (ingat bahwa ada beberapa jenis RNA, tidak hanya RNA pembawa pesan yang paling terkenal, RNA ribosom dan transfer) seperti RNA inti kecil, ditranskripsi oleh RNA polimerase III.

Faktor transkripsi

RNA polimerase I, yang disediakan khusus untuk transkripsi gen ribosom, memerlukan beberapa faktor transkripsi untuk aktivitasnya. Gen pengkode RNA ribosom memiliki promotor yang terletak sekitar 150 pasangan basa "hulu" dari tempat awal transkripsi.

Promotor dikenali oleh dua faktor transkripsi: UBF dan SL1. Ini secara kooperatif mengikat promotor dan merekrut polimerase I, membentuk kompleks inisiasi.

Faktor-faktor ini terdiri dari beberapa subunit protein. Demikian pula, TBP tampaknya merupakan faktor transkripsi bersama untuk ketiga polimerase pada eukariota.

Untuk RNA polimerase III, faktor transkripsi TFIIIA, TFIIIB dan TFIIIC telah diidentifikasi. Ini mengikat secara berurutan ke kompleks transkripsi.

RNA polimerase dalam organel

Salah satu ciri pembeda eukariota adalah kompartemen subseluler yang disebut organel. Mitokondria dan kloroplas memiliki RNA polimerase terpisah yang mengingatkan pada enzim ini pada bakteri. Polimerase ini aktif, dan mereka menyalin DNA yang ditemukan di organel ini.

Menurut teori endosimbiotik, eukariota berasal dari peristiwa simbiosis, di mana satu bakteri menelan bakteri yang lebih kecil. Fakta evolusioner yang relevan ini menjelaskan kesamaan antara polimerase mitokondria dengan polimerase bakteri.

Di archaea

Seperti pada bakteri, pada archaea hanya ada satu jenis polimerase yang bertanggung jawab untuk transkripsi semua gen organisme uniseluler.

Namun, RNA polimerase archaea sangat mirip dengan struktur polimerase pada eukariota. Mereka menyajikan kotak TATA dan faktor transkripsi, TBP dan TFIIB, secara khusus.

Secara umum, proses transkripsi pada eukariota sangat mirip dengan yang ditemukan pada archaea.

Beda dengan DNA polimerase

Replikasi DNA diatur oleh kompleks enzim yang disebut DNA polimerase. Meskipun enzim ini sering dibandingkan dengan RNA polimerase - keduanya mengkatalisis polimerisasi rantai nukleotida dalam arah 5 'ke 3' - keduanya berbeda dalam beberapa hal.

DNA polimerase membutuhkan fragmen nukleotida pendek untuk memulai replikasi molekul, yang disebut primer atau primer. RNA polimerase dapat memulai sintesis de novo, dan tidak membutuhkan primer untuk aktivitasnya.

DNA polimerase mampu mengikat berbagai situs di sepanjang kromosom, sedangkan polimerase hanya berikatan dengan promotor gen.

Adapun mekanisme proofreading enzim, DNA polimerase jauh lebih dikenal, mampu mengoreksi nukleotida salah yang telah terpolimerisasi karena kesalahan.

Referensi

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekuler (Vol. 2). Washington, DC: Pers ASM.
2. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler. Macmillan.
3. Alberts B, Johnson A, Lewis J, dkk. (2002). Biologi Molekuler Sel. Edisi ke-4. New York: Ilmu Garland
4. Pierce, BA (2009). Genetika: Pendekatan konseptual. Panamerican Medical Ed.
5. Lewin, B. (1975). Ekspresi gen. UMI Books on Demand.