9.6
Ökaryotik RNA Polimerazlar
RNA Polimeraz (RNAP), önemli dizi, yapısal ve fonksiyonel benzerlikleri paylaşan bakteriyel, arkeal ve ökaryotik RNAP'larla birlikte tüm hayvanlarda k…
Ökaryotlarda üç farklı RNA polimeraz vardır:RNA polimeraz I, II ve III. Bunlar yapısal olarak birbirine benzerler ve prokaryotik RNA polimerazlarla ortak özelliklere sahiptirler. Bununla birlikte, farklı RNA sınıflarını transkribe ederler.
RNA polimeraz I, ribozomal RNA genlerinin çoğunu transkribe ederken, RNA polimeraz III, tRNA genlerini, bazı snRNA'yı ve diğer küçük RNA genlerini transkribe eder. Protein kodlayan RNA genlerinin çoğu, RNA polimeraz II tarafından transkribe edilir. RNA polimeraz II'nin karboksi terminal bölgesi, enzimatik aktivitesini düzenleyen birçok transkripsiyon faktörü için bir bağlanma yeri görevi görür.
Bu faktörlerin bağlanması, bu bölgenin fosfatlanma modeline bağlıdır. RNA polimeraz II için, en iyi çalışılmış başlatıcının adı TATA kutusudur. TATA kutusu, korunmuş bir DNA dizisine sahiptir;bu dizilerin en yaygını TATAAA'dır ve genellikle transkripsiyon başlangıç yerinden upstream yönde 25 nükleotid uzaklıkta bulunur.
RNA polimeraz II, genel transkripsiyon faktörleri olarak bilinen bir grup protein tarafından başlatıcı bölgesine yönlendirilir. Tam olarak belirtmek gerekirse bunlar;A, B, D, E, F ve H varyantlarına sahip transkripsiyon faktörü II'dir Transkripsiyon, TFIID'nin TATA kutusuna bağlanmasıyla başlar. TFIID'nin bir bileşeni olan TATA kutusu Bağlanma Proteini TATA kutusu DNA dizisini tanır.
Daha sonra TBP, TFIIA ve TFIIB ile birleşerek RNA polimerazın başlatıcı bölgesinde TFIIF ile birleşmesi için bir platform oluşturur. Son olarak, TFIIE ve TFIIH, bu bileşenleri birleştirerek başlatma kompleksini oluşturur. Daha sonra TFIIH, başlangıç yeri etrafındaki DNA dupleksinin sarımını çözer ve RNA polimerazın C-terminal bölgesini fosfatlar.
Bu fosfatlama, polimerazın yapısını değiştirerek, başlangıç kompleksinden serbest bırakılmasına ve başlangıç bölgesinde transkripsiyona başlamasına izin verir. RNA polimeraz II, RNA transkriptini sentezlemeye başladığında, genel transkripsiyon faktörlerinin çoğu DNA'dan serbest bırakılır.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: How many RNA polymerases do eukaryotes have and what are their main functions?
Eukaryotes contain three nuclear RNA polymerases: RNA Polymerase I synthesizes ribosomal RNA, RNA Polymerase II produces messenger RNA and most non-coding RNAs, and RNA Polymerase III generates transfer RNA and other small RNAs. Each polymerase recognizes distinct promoter elements and requires specific transcription factors for initiation.
Q2: What is the role of general transcription factors in eukaryotic transcription?
General transcription factors are required proteins that bind to promoter regions and facilitate RNA polymerase II recruitment and positioning at the transcription start site. They form a pre-initiation complex that enables accurate transcription initiation. These factors are essential for basal transcription of all protein-coding genes.
Q3: How do eukaryotic RNA polymerases differ from bacterial RNA polymerase?
Eukaryotic RNA polymerases are more complex than bacterial RNA polymerase and require multiple general transcription factors for initiation. Unlike bacterial polymerase, which recognizes promoters directly with sigma factors, eukaryotic polymerases depend on accessory proteins and chromatin structure to regulate transcription.
Q4: What role do RNA polymerase II accessory proteins play during transcription?
RNA polymerase II accessory proteins enhance transcription efficiency by facilitating polymerase recruitment, promoter clearance, and elongation. These proteins work with general transcription factors and mediator complexes to regulate gene expression in response to cellular signals and environmental conditions. They coordinate with other regulatory machinery.
Q5: How does chromatin structure affect eukaryotic transcription?
Chromatin structure regulates pre-mrna processing and transcription by controlling polymerase access to DNA. Tightly packed chromatin inhibits transcription, while open chromatin allows polymerase binding and RNA synthesis. Chromatin remodeling complexes and histone modifications dynamically regulate gene accessibility and transcriptional activity.
Q6: What happens to RNA polymerase II during transcription elongation?
During elongation, transcription elongation factors regulate RNA polymerase II progression along the DNA template. These factors help overcome pausing events and maintain productive transcription. Transcription elongation factors pausing rna polymerase activity allows cells to control gene expression timing and respond to regulatory signals.
Q7: Why do eukaryotic cells require multiple RNA polymerases instead of one?
Multiple RNA polymerases allow eukaryotes to independently regulate synthesis of different RNA types with specialized promoter recognition and factor requirements. This specialization enables precise control of ribosomal RNA, messenger RNA, and transfer RNA production, optimizing cellular protein synthesis and gene expression regulation.