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8.4:

RNA Polimerase Bacteriana

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Molecular Biology
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Bacterial RNA Polymerase

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Um gene na forma do DNA deve primeiramente ser convertido em um RNA mensageiro em um processo chamado, transcrição. Este mRNA é então traduzido por um ribossoma para produzir proteínas. a proteína que transcreve o DNA em RNA é chamada de RNA polimerase.A enzima do núcleo da polimerase do RNA bacteriano consiste em cinco subunidades de polipeptídeos, duas subunidades alfa idênticas subunidades beta e subunidades beta prime, e uma subunidade ómega. Um fator da transcrição, chamado sigma, associa-se com a enzima Principal para produzir a holoenzima RNA polimerase. Para iniciar a transcrição, a enzima de polimerase do RNA liga-se não especificamente ao DNA com baixa afinidade.Então desliza ao longo do DNA para localizar a sequência do promotor. Quando desliza para o promotor, especificamente as regiões menos 10 e menos 35 a montante do local de iniciação, a subunidade sigma da RNA polimerase liga-se firmemente ao promotor 00-01:07.410 00:01:12.270 e desenrola o DNA para formar o complexo promotor aberto. A holoenzima RNA polimerase, agora posicionada No local da iniciação da transcrição, sintetiza a transcrição do RNA adicionando dos nucleotídeos complementares do modelo de DNA.uma vez que um RNA cadeia de 10 nucleotídeos foi sintetizado, o fator sigma é liberado. A enzima RNA polimerase núcleo continua a adicionar nucleotídeos ao RNA crescente. A transcrição a medida que a polimerase avança, o DNA é continuamente desenrolado à frente da enzima e rebobinado atrás dela.O processo continua até que o gene seja transcrito e a polimerase do núcleo encontra o sinal de terminação. O sinal de terminação mais comum é uma repetição simétrica invertida de uma sequência rica em GC seguida por uma cauda de Poli-A. Quando esta sequência é transcrita em RNA, a base de sequência de pares se auto complementam para formar uma estrutura estável de loop de hairpin.O hairpin desestabiliza a associação do mRNA e do modelo de DNA e faz com que a polimerase estale e dissocie. Assim, a bolha da transcrição colapsa e o DNA rebobina a uma hélice dupla, e a transcrição pré-mRNA recém-formada é liberada.

8.4:

RNA Polimerase Bacteriana

Durante o curso da evolução, à medida que os organismos transitavam de um genoma de RNA para um genoma de DNA, dois requisitos imediatos precisavam ser cumpridos. Primeiro, a síntese de DNA dependente de molde de RNA, que forma o modo de replicação principal em retrovírus e ainda é observado em elementos retrotransponíveis em humanos. Segundo, a síntese de RNA dependente de molde de DNA, que é realizada pela RNA polimerase (RNAP) em bactérias e eucariotas.

A transcrição pode ser dividida em três fases principais, cada uma envolvendo sequências de DNA distintas para guiar a polimerase. Estas são:

  1. Iniciação, que envolve duas sequências específicas 10 a 35 pares de bases a montante do gene, chamadas promotores.
  2. Alongamento, onde a polimerase prossegue ao longo do molde de DNA, sintetizando o mRNA na direção de 5′ a 3′.
  3. Terminação, na qual a polimerase encontra uma região rica em nucleótidos C–G e pára a síntese de mRNA.

A RNAP bacteriana realiza todas as três fases em conjunto com outras proteínas acessórias. Embora algumas polimerases de RNA, como as polimerases virais T7 e N4, sejam compostas por uma única cadeia polipeptídica, todos os organismos com genomas celulares possuem polimerases com múltiplas subunidades que variam em tamanho e complexidade, dependendo da estrutura do genoma. A estrutura com múltiplas subunidades da RNAP bacteriana ajuda a enzima a manter a função catalítica, facilita a montagem, interage com o DNA e o RNA, e regula a sua própria atividade. Embora seja uma enzima cataliticamente eficiente, não reconhece sequências de DNA com especificidade. Para ajudar a RNAP a reconhecer sequências de DNA com alta afinidade, proteínas especializadas chamadas factores de transcrição ligam-se a regiões específicas do DNA para iniciar e terminar a transcrição. De todas as proteínas especializadas que auxiliam a RNAP, apenas uma é conservada em todos os três domínios da vida- bactérias, arquéias e eucariotas. Este factor de transcrição é chamado NusG em bactérias, Spt5 em arquéias e SPT5 em eucariotas.  NusG liga-se à RNA polimerase durante a iniciação, assim que o factor σ se tiver dissociado. Regula a processividade da transcrição controlando as pausas da polimerase. A conservação universal de NusG indica que a regulação da atividade da polimerase durante o alongamento surgiu antes da regulação da iniciação da transcrição.

Suggested Reading

  1. Werner, Finn, and Dina Grohmann. "Evolution of multisubunit RNA polymerases in the three domains of life." Nature Reviews Microbiology 9, no. 2 (2011): 85.
  2. Burton, Zachary F. Evolution Since Coding: Cradles, Halos, Barrels, and Wings. Academic Press, 2017.
  3. Tomar, Sushil Kumar, and Irina Artsimovitch. "NusG-Spt5 Proteins Universal Tools for Transcription Modification and Communication." Chemical reviews 113, no. 11 (2013): 8604-8619.