RNA聚合酶和转录

 

来源公众号：春梅医生眼病解密　作者：李春梅

细胞内所有的RNA均由转录产生，DNA双链打开后，一条链会作为RNA合成的模板。合成的RNA很短，大部分不超过几千个核苷酸，甚至更短。与DNA复制不同，新合成的RNA链不会与DNA模板以氢键结合。合成后RNA会被移开，DNA双螺旋重新形成。执行转录任务的是RNA聚合酶（RNA polymerases，RNA pol）。该酶通过催化核苷酸之间形成磷酸二酯键来合成RNA的糖-磷酸主链。

大肠杆菌RNA聚合酶全酶肽链图

大肠杆菌RNA聚合酶全酶的分子量为460kD，由6个亚基组成。分为核心酶和sigma因子两部分。核心酶包括α-A、α-B、β、βʹ、ω亚基。

大肠杆菌RNA聚合酶亚基构成

为了将所有RNA pol的亚基显示出来，我将此大肠杆菌RNA pol静电表面结构进行了旋转。亚基颜色标记与肽链图一致。

sigma因子为σ多肽，与启动子识别有关。β和βʹ亚基共同构成了酶的大部分，是主要起催化作用的酶结构。

RNA聚合酶沿DNA移动，在其前方解开DNA双螺旋。暴露出一段DNA模板链，为下一步进行碱基互补配对做好准备。

RNA聚合酶转录DNA

RNA在前进的过程中，以暴露出来的DNA为模板，添加核苷酸。RNA链也是沿5’→3方向延伸，每次添加一个核苷酸。所需能量由RNA聚合酶利用三磷酸核苷中的高能磷酸键提供。

RNA聚合酶继续向前移动，新合成的RNA链从DNA上脱离，DNA恢复双螺旋结构。期间会有DNA/RNA杂合链短暂形成，此杂合链长度一般为9个核苷酸，同一基因可以在短时间内完成多份RNA拷贝。

一个1500bp中等大小的基因，RNA聚合酶需要大约50秒的时间转录。而且在同一段DNA上可能有15个RNA聚合酶在同时工作。

除了负责遗传信息传递的信使RNA（mRNA），生命体还有核糖体RNA（rRNA）。rRNA是构成核糖体的核心，并催化蛋白质的合成。

微小RNA（miRNA）可以调节基因的表达，转运RNA（tRNA）在蛋白质合成中负责连接mRNA和氨基酸。

RNA聚合酶只能催化核糖核苷酸之间的连接，而且RNA聚合酶不需要引物就可以起始一条RNA链。这些特点与DNA聚合酶截然不同。

转录不像DNA复制要求得那样精准，因为在细胞内，RNA并不是遗传信息永久的储存形式。大约每拷贝1万次，RNA聚合酶就会发生一次差错。

来源网址：RNA聚合酶和转录