RNA polimerase merupakan kompleks enzim yang bertanggung jawab untuk menengahi polimerisasi dari molekul RNA , dari urutan DNA menggunakan sebagai sebuah template yang. Proses ini adalah langkah pertama dalam ekspresi gen, dan disebut transkripsi. RNA polimerase mengikat DNA di wilayah yang sangat khusus, yang dikenal sebagai promotor.
Enzim ini – dan proses transkripsi secara umum – lebih kompleks pada eukariota daripada prokariota . Eukariota memiliki beberapa RNA polimerase yang berspesialisasi dalam jenis gen tertentu, berbeda dengan prokariota di mana semua gen ditranskripsi oleh satu kelas polimerase.
Struktur RNA polimerase beraksi. Sumber: I, Splette [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Peningkatan kompleksitas dalam garis keturunan eukariotik dalam unsur yang terkait dengan transkripsi mungkin terkait dengan sistem regulasi gen yang lebih canggih, tipikal organisme multiseluler.
Di archaea, transkripsi mirip dengan proses yang terjadi pada eukariota, meskipun mereka hanya memiliki satu polimerase.
Polimerase tidak bekerja sendiri. Agar proses transkripsi dapat dimulai dengan benar, keberadaan kompleks protein yang disebut faktor transkripsi diperlukan.
Indeks artikel
Struktur
RNA polimerase dengan karakterisasi terbaik adalah polimerase bakteri . Ini terdiri dari beberapa rantai polipeptida. Enzim memiliki beberapa subunit, dikatalogkan sebagai , , dan . Telah ditunjukkan bahwa subunit terakhir ini tidak berpartisipasi secara langsung dalam katalisis, tetapi terlibat dalam pengikatan spesifik pada DNA.
Faktanya, jika kita menghilangkan subunit , polimerase masih dapat mengkatalisis reaksi yang terkait, tetapi ia melakukannya di daerah yang salah.
Subunit memiliki massa 40.000 dalton dan ada dua. Dari subunit dan hanya ada 1, dan mereka memiliki massa masing-masing 155.000 dan 160.000 dalton.
Ketiga struktur ini terletak di inti enzim, sedangkan subunit lebih jauh, dan disebut faktor sigma. Enzim lengkap – atau holoenzim – memiliki berat total sekitar 480.000 dalton.
Struktur RNA polimerase sangat bervariasi, dan tergantung pada kelompok yang dipelajari. Namun, dalam semua makhluk organik itu adalah enzim kompleks, terdiri dari beberapa unit.
Fitur
Fungsi RNA polimerase adalah polimerisasi nukleotida rantai RNA, dibangun dari template DNA.
Semua informasi yang diperlukan untuk pembangunan dan perkembangan suatu organisme ditulis dalam DNA-nya. Namun, informasi tersebut tidak langsung diterjemahkan ke dalam protein. Langkah perantara ke molekul RNA pembawa pesan diperlukan.
Transformasi bahasa dari DNA ke RNA dimediasi oleh RNA polimerase dan fenomena ini disebut transkripsi. Proses ini mirip dengan replikasi DNA.
Pada prokariota
Prokariota adalah organisme bersel tunggal, 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 caral ideal bagi ahli genetika.
RNA polimerase pertama kali diisolasi pada 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 RNA polimerase inti, dan masing-masing jenis bertanggung jawab atas transkripsi gen tertentu.
Sebuah “gen” bukanlah istilah yang mudah untuk didefinisikan. Biasanya, kita terbiasa menyebut 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 gen yang terlibat dalam regulasi ekspresi.
Ada tiga jenis polimerase, ditunjuk sebagai I, II dan III. Berikut akan kita uraikan fungsinya:
RNA polimerase II
Gen yang mengkode protein – dan melibatkan RNA pembawa pesan – ditranskripsi oleh RNA polimerase II. Karena relevansinya dalam sintesis protein , telah menjadi polimerase 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 inisiasi transkripsi.
RNA polimerase I dan III
RNA ribosom merupakan unsur struktural ribosom . Selain RNA ribosom , ribosom terdiri dari protein dan bertanggung jawab untuk menerjemahkan molekul RNA pembawa pesan menjadi protein.
Transfer RNA juga berpartisipasi dalam proses translasi ini, yang mengarah ke asam amino yang akan dimasukkan ke dalam rantai polipeptida pembentuk.
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 atas transkripsi gen yang mengkode RNA ribosom terkecil (5S).
Selain itu, serangkaian RNA kecil (ingat bahwa ada beberapa jenis RNA, tidak hanya RNA messenger, ribosom, dan transfer yang paling terkenal) seperti RNA nuklir kecil, ditranskripsi oleh RNA polimerase III.
Faktor transkripsi
RNA polimerase I, dicadangkan secara eksklusif untuk transkripsi gen ribosom, memerlukan beberapa faktor transkripsi untuk aktivitasnya. Gen yang mengkode RNA ribosom memiliki promotor yang terletak sekitar 150 pasangan basa “hulu” dari situs 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 menjadi 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 karakteristik yang membedakan eukariota adalah kompartemen subseluler yang disebut organel. mitokondria dan kloroplas memiliki mengingatkan RNA polimerase terpisah mengatakan enzim 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 evolusi yang relevan ini menjelaskan kesamaan antara polimerase mitokondria dengan polimerase bakteri.
di archaea
Seperti pada bakteri, di 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 di archaea.
Perbedaan 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 hingga 3 – mereka 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 memerlukan primer untuk aktivitasnya.
DNA polimerase mampu mengikat berbagai situs di sepanjang kromosom, sedangkan polimerase hanya mengikat promotor gen.
Adapun mekanisme proofreading enzim, DNA polimerase jauh lebih dikenal, mampu mengoreksi nukleotida yang salah yang telah dipolimerisasi secara tidak sengaja.
Referensi
- Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekuler (Vol. 2). Washington, DC: Pers ASM.
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler . Macmillan.
- Alberts B, Johnson A, Lewis J, dkk. (2002). Biologi Molekuler Sel. edisi ke-4. New York: Ilmu Garland
- Pierce, BA (2009). Genetika: Sebuah pendekatan konseptual . Ed. Medis Panamerika.
- Lewin, B. (1975). Ekspresi gen . Buku UMI Sesuai Permintaan.
