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RNA聚合酶：功能和定义

发布时间：2021年3月25日

|上次更新：2022年3月21日

Jonathan Dornell，博士

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RNA聚合酶：功能和定义

发布时间：2021年3月25日

|上次更新：2022年3月21日

Jonathan Dornell，博士

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核糖核酸（RNA）聚合酶是负载用于加工基因序列的中间酶，进入基于RNA的遗传物质，其可用于蛋白质合成。在本文中，我们定义RNA聚合酶并进一步探索其整个细胞生物学的各种功能。

什么是RNA聚合酶？

RNA聚合酶是一种多单元酶，其通过称为DNA的模板合成RNA分子转录。转录遗传信息进入RNA是基因表达的第一步，其在翻译之前，将RNA解码成蛋白质的过程。RNA聚合酶产生的RNA分子在细胞中满足各种作用。

RNA聚合酶结构和功能（转录）

RNA聚合酶是由多个亚基组成的大型复合物¹。RNA聚合酶的原核形式具有四个能够转录所有类型的RNA的亚基。在真核生物中，这些酶有八个或更多个亚基，便于在整个转录中促进DNA的附着和加工。

RNA聚合酶的作用

转录的三个阶段涉及导致RNA合成的RNA聚合酶的各种功能：

1.启动当RNA聚合酶包裹在DNA的启动子区域周围时。启动子是一种DNA序列，其引导RNA聚合酶对基因上游结合的位置。虽然原核RNA聚合酶可以直接与DNA启动子序列结合，但真核形式需要转录因子的辅助初始结合。一旦RNA聚合酶在靶向启动子区域成功结合DNA，就可以继续酶的第二阶段转录。

2.伸长开始RNA聚合酶将双链DNA加入两条单链时。这些DNA链用作RNA合成的遗传模板。由于DNA模板股线通过RNA聚合酶移动，因此它构建与转录的DNA链互补的RNA链。

3.终止是转录的最终步骤。一旦RNA聚合酶遇到终止子序列或信号，它就停止将互补核苷酸添加到RNA链中。接下来是RNA转录物的释放，其标记了DNA模板的转录结束。

什么是不同类型的RNA聚合酶？

虽然像细菌这样的原核生物有一个RNA聚合酶，其转录所有类型的RNA，植物和哺乳动物的真核生物可以具有许多形式的RNA聚合酶。

RNA聚合酶I.

RNA聚合酶I.²负责合成大多数核糖体RNA（RRNA）转录物。这些转录物在核仁内产生，其中组装核糖体内的区域内的区域。通过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，因为这些转录物直接涉及核糖体的产生。

RNA聚合酶II

RNA聚合酶II^3.将蛋白质编码基因转录到信使RNA（mRNA）中。该12-亚基酶作为一种复合物，通过其生产前mRNA转录物直接影响基因表达。一旦通过核内的RNA聚合酶II释放前mRNA，生物化学修饰就准备了这些转录的转录物。RNA聚合酶II还产生微RNA（miRNA）分子。这些非编码转录物可以在转录后介导基因表达和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转录物在整个细胞核和细胞质的正常细胞功能中起作用。

RNA聚合酶IV和V.

在植物中仅发现，RNA聚合酶IV和V是转化酶，其作为RNA聚合酶II的专用形式发展^4.。两种酶产生小干扰RNA（siRNA）转录物，其在植物基因的沉默中起作用。

RNA聚合酶对DNA聚合酶

DNA聚合酶在复制期间将双链DNA分子合成。尽管复制和转录的最终产物是不同的，但它们也可以通过在相同的5'至3'方向上添加核苷酸来在DNA上工作。与RNA聚合酶相比，DNA聚合酶是半保守过程，其利用双链DNA分子的两条链作为复制的模板。

比较	RNA聚合酶	DNA聚合酶
功能	DNA的转录	DNA的复制
目的	制作基因的RNA副本	复制整个基因组
发生时间	用于G阶段的转录	用于S阶段的复制
底漆	转录不需要	启动复制所需
用于合成产品的碱基对	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
得到的产品	单链RNA（例如mRNA）	双链DNA

RNA聚合酶和药物

RNA聚合酶是由于其在整个寿命中的普遍存存和功能而具有吸毒者的吸引力。原核生物和真核生物之间的RNA聚合酶的生化差异允许针对靶向微生物RNA聚合酶而没有任何与我们自己的相互作用的特异性药物。

几种抗菌药物通过阻断在一级转录期间的细菌或病毒酶活性来用作RNA聚合酶抑制剂。例如，这利福霉素^5.是一组细菌抗生素，通过阻断RNA聚合酶的出口通道来抑制伸长率。这些药物通常用于治疗麻风病和结核病引起的挑战性感染。

参考：

1。 Mooney Ra，Landick R.RNA聚合酶亮相。细胞。1999; 98（6）：687-690。DOI：10.1016 / S0092-8674（00）81483-x。

2。 Khatter H，VorländerMK，MüllerCW。RNA聚合酶I和III：类似但独特。Currint Struct Biol。2017; 47：88-94。DOI：10.1016 / J.SBI.2017.05.008。

3。 Schier Ac，Taatjes DJ。RNA聚合酶II转录机械的结构和机制。基因开发。2020; 34（7-8）：465-488。DOI：10.1101 / gad.335679.119。

4. McKinlay A，PodicheTi R，Wendte JM，Cockinl R，Rusch DB。RNA聚合酶IV和V影响拟南芥中聚合酶II转录单元的3'边界。RNA Biol。2018; 15（2）：269-279。DOI：10.1080 / 15476286.2017.1409930。

5。 Sensi P（1983）。“利福平发展的历史”。传染病的评论。5提供3：S402-6。迪伊：10.1093 / Clinids / 5.supplement_3.S402。Pmid.6635432