RNA聚合酶:功能和定义

核糖核酸(RNA)聚合酶是一种中介酶，负责将基因序列加工成基于RNA的遗传物质，可用于蛋白质合成。在这篇文章中，我们定义了RNA聚合酶，并进一步探讨了它在细胞生物学中的各种功能。

什么是RNA聚合酶?

RNA聚合酶是一种由DNA模板合成RNA分子的多单元酶转录．转录遗传信息转化为RNA是基因表达的第一步，在翻译之前，翻译是将RNA解码为蛋白质的过程。RNA聚合酶产生的RNA分子在细胞中发挥多种作用。

RNA聚合酶的结构和功能(转录)

RNA聚合酶是由多个亚基组成的大型复合体¹．RNA聚合酶的原核形式有四个亚基，能够转录所有类型的RNA。在真核生物中，这些酶有8个或更多的亚基，在整个转录过程中促进DNA的附着和处理。

RNA聚合酶在起作用

转录的三个阶段涉及RNA聚合酶的各种功能，导致RNA的合成:

1.初始化当RNA聚合酶包裹在DNA的启动子区域时开始。启动子是一种DNA序列，它指导RNA聚合酶在基因上游的哪里结合。虽然原核RNA聚合酶可以直接结合DNA启动子序列，但真核形式需要转录因子的协助进行初始结合。一旦RNA聚合酶成功地在目标启动子区域与DNA结合，该酶就可以继续进行转录的第二阶段。

2.伸长当RNA聚合酶将双链DNA分解成两条单链时，就开始了。这些DNA链被用作RNA合成的遗传模板。当DNA模板链通过RNA聚合酶时，它会形成一条与转录DNA链互补的RNA链。

3.终止是转录的最后一步。一旦RNA聚合酶遇到终止序列或信号，它就会停止向RNA链添加互补核苷酸。随后是RNA转录本的释放，这标志着DNA模板转录的结束。

RNA聚合酶有哪些不同类型?

像细菌这样的原核生物只有一种RNA聚合酶，可以转录所有类型的RNA，而像植物和哺乳动物这样的真核生物可以有多种形式的RNA聚合酶。

RNA聚合酶I

RNA聚合酶I²负责合成大多数核糖体RNA (rRNA)转录本。这些转录本在核仁内产生，核糖体在细胞核内的一个区域组装。RNA聚合酶产生的rRNA分子的可用性可以影响细胞生物学的基本功能，因为这些转录本直接参与核糖体的产生。

RNA聚合酶II

RNA聚合酶II^3.转录蛋白质编码基因为信使RNA (mRNA)。这种12亚基酶作为一种复合物，通过产生pre-mRNA转录物直接影响基因表达。一旦pre- mrna被细胞核内的RNA聚合酶II释放，生化修饰就会为这些转录本的翻译做好准备。RNA聚合酶II也产生微RNA (miRNA)分子。这些非编码转录物可以介导基因表达和转录后mrna的活性。

RNA聚合酶III

RNA聚合酶III²将rRNA基因转录成小RNA，如转移RNA (tRNA)和5S rRNA。这些较小的RNA转录本在整个细胞核和细胞质的正常细胞功能中发挥作用。

RNA聚合酶IV和V

RNA聚合酶IV和V仅存在于植物中，是转录酶，进化为RNA聚合酶II的特殊形式⁴．这两种酶都能产生小干扰RNA (siRNA)转录本，在植物基因沉默中发挥作用。

RNA聚合酶和DNA聚合酶

DNA聚合酶在复制过程中从解开的DNA链合成双链DNA分子。尽管复制和转录的最终产物不同，但它们都是通过在相同的5 '到3 '方向上添加核苷酸来作用于DNA的。与RNA聚合酶相比，DNA聚合酶是半保守的过程，它利用双链DNA分子的两条链作为复制的模板。

比较	RNA聚合酶	DNA聚合酶
函数	DNA转录	DNA复制
目的	制造基因的RNA副本	复制整个基因组
发生时间	用于G期的转录	用于S阶段的复制
底漆	转录不需要	启动复制所需
用于合成产物的碱基对	腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和尿嘧啶	腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶
产生的产品	单链rna(如mRNA)	双链dna

RNA聚合酶和药物

RNA聚合酶是药物开发的一个有吸引力的靶点，因为它在整个生命过程中无处不在的存在和功能。原核生物和真核生物之间RNA聚合酶的生化差异允许特定的药物靶向微生物RNA聚合酶，而不与我们自己的相互作用。

一些抗微生物药物在转录的一个阶段通过阻断细菌或病毒酶的活性发挥RNA聚合酶抑制剂的作用。例如,的药理⁵是一组通过阻断RNA聚合酶的出口通道来抑制延伸的细菌抗生素。这些药物通常用于治疗由麻风病和结核病引起的挑战性感染。

引用:

1. Mooney RA, Landick R. RNA聚合酶揭开面纱。细胞。1999, 98(6): 687 - 690。doi: 10.1016 / s0092 - 8674 (00) 81483 - x．

2. 哈特H, Vorländer MK, Müller CW。RNA聚合酶I和III:相似但独特。Curr Opin结构生物学．2017; 47:88 - 94。doi: 10.1016 / j.sbi.2017.05.008．

3. Schier AC, Taatjes DJ。RNA聚合酶II转录机制的结构与机制。Dev的基因。2020年,34(7 - 8):465 - 488。doi: 10.1101 / gad.335679.119．

4. 麦金雷A，波迪切蒂R，文德JM，考克林R，鲁希DB。RNA聚合酶IV和V影响拟南芥聚合酶II转录单位的3'边界。RNA杂志。2018; 15(2): 269 - 279。doi: 10.1080 / 15476286.2017.1409930．

5. 森西P(1983)。利福平的发展历史。传染病评论。5增刊3:S402-6。doi：10.1093 / clinids / 5. supplement_3.s402．PMID6635432