Ключевая разница - прокариотическая и эукариотическая РНК-полимераза
РНК-полимераза – это фермент, отвечающий за процесс транскрипции, происходящий во всех живых организмах. РНК-полимераза представляет собой высокомолекулярный фермент. Официальное название РНК-полимеразы - ДНК-ориентированная РНК-полимераза. Во время транскрипции РНК-полимераза открывает двухцепочечную ДНК, так что одну цепь ДНК можно использовать в качестве матрицы для процесса синтеза молекулы мРНК. Генерация молекул РНК (мРНК, рРНК и тРНК) является чрезвычайно важным этапом синтеза белка (трансляции). Факторы транскрипции и комплексы, опосредованные транскрипцией, направляют фермент РНК-полимеразу для инициации транскрипции в живой клетке. РНК-полимераза присоединяется к промоторной области гена (ДНК) и начинает катализируемую РНК-полимеразой транскрипцию. Прокариотическая и эукариотическая транскрипция различаются в основном из-за различий в ферменте РНК-полимеразы. Ключевое различие между прокариотической и эукариотической РНК-полимеразой заключается в том, что прокариотическая транскрипция выполняется одной РНК-полимеразой с несколькими субъединицами. Напротив, эукариотическая транскрипция катализируется тремя различными типами РНК-полимераз, называемых РНК-полимеразой I (транскрипция рРНК), РНК-полимеразой II (транскрипция мРНК) и РНК-полимеразой III (транскрипция тРНК).
Что такое прокариотическая РНК-полимераза?
Прокариотическая РНК-полимераза представляет собой многосубъединичный тяжелый фермент. РНК-полимераза кишечной палочки широко изучается. Это сложный фермент с молекулярной массой 450 кДа. Холофермент состоит из двух основных компонентов. Они являются основными ферментами и факторами транскрипции. Основной ферментный компонент состоит из пяти субъединиц, таких как β’, β, αI, αII и ω. Факторами транскрипции являются сигма-фактор (инициация), nusA (элонгация).
Из этих факторов β´ выполняет функцию связывания ДНК. А фактор β имеет каталитический центр, осуществляющий полимеризацию РНК. Функции факторов α и ω пока не раскрыты. Некоторые говорят, что альфа-фактор (α) отвечает за инициацию цепи и взаимодействие с регуляторными белками. Основной функцией сигма-фактора является распознавание промотора. Как только промотор в ДНК распознается сигма-фактором, коферментный компонент РНК-полимеразы связывается с промоторной областью и инициирует полимеризацию РНК. Как только начинается транскрипция, сигма-фактор высвобождается из ДНК. Удлинение молекулы РНК осуществляется за счет β-субъединицы. При обрыве цепи «рофактор» высвобождает уже транскрибированную молекулу РНК.
Рисунок 01: Прокариотическая РНК-полимераза
Транскрипция заканчивается на сайтах, указанных матрицей ДНК. Фактор nusA участвует в функции удлинения, а также обрыва цепи. Антибиотик рифампицин может связываться с бета-субъединицей бактериальной РНК-полимеразы. Таким образом, он предотвращает инициирование ферментом полимеризации бактериальной РНК. Другой антибиотик, известный как стрептолидигин, ингибирует процесс удлинения бактериальной полимеризации РНК. мРНК прокариот является полицистронной, то есть содержит кодоны более чем одного цистрона (более одного гена).
Что такое эукариотическая РНК-полимераза?
Эукариотические РНК-полимеразы бывают трех разных типов. Они транскрибируют разные классы генов. А также функционировать в разных условиях. Инициирующие и терминирующие факторы (сигма- и ро-факторы) полностью отличаются от аналогов прокариотических РНК-полимераз. Три различные РНК-полимеразы называются: РНК-полимераза I (транскрибирует рРНК), РНК-полимераза II (транскрибирует мРНК) и РНК-полимераза III (транскрибирует тРНК). РНК-полимераза I расположена в ядрышке, и ферменту для своей активности требуется Mg2+. РНК-полимераза II находится в нуклеоплазме и нуждается в АТФ для своей активности. РНК-полимераза III также находится в нуклеоплазме.
Промоторы этих РНК-полимераз различны. РНК-полимераза I распознает промоторы в восходящем направлении между участками ДНК от -45 до +25. РНК-полимераза II распознает промоторы в восходящих участках ДНК между -25 и -100, таких как (бокс ТАТА, бокс СААТ и бокс GC). РНК-полимераза III распознает расположенные ниже внутренние промоторы.
Рисунок 02: Эукариотическая РНК-полимераза
Эукариотические РНК-полимеразы представляют собой большие комплексы, состоящие из мультисубъединичных белков массой 500 кДа и более. У них есть разные факторы транскрипции для процесса инициации и процесса элонгации, такие как TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ. Полимеризация РНК завершается РНК-полимеразой I после распознавания Sal box. Терминация полимеризации РНК с помощью РНК-полимеразы II происходит после распознавания нижестоящих сигналов, известных как полиА-хвост. А РНК-полимераза III распознает дезоксиаденилатные остатки на матрице и терминирует транскрипцию. Эукариотическая мРНК всегда моноцистронна.
Каковы сходства между прокариотической и эукариотической РНК-полимеразой?
- Оба участвуют в синтезе РНК.
- Оба используют ДНК в качестве шаблона.
- Оба являются крупными белками.
- Оба имеют сигма-фактор, который инициирует транскрипцию.
- У обоих есть факторы транскрипции, которые регулируют этапы (инициацию и удлинение) полимеризации РНК.
В чем разница между прокариотической и эукариотической РНК-полимеразой?
Прокариотическая и эукариотическая РНК-полимераза |
|
| Прокариотическая РНК-полимераза представляет собой одиночный мультисубъединичный фермент, который отвечает за прокариотическую транскрипцию. | Эукариотические РНК-полимеразы представляют собой различные типы ферментов, осуществляющих транскрипцию у эукариот. |
| Молекулярный вес | |
| Молекулярная масса прокариотической РНК-полимеразы составляет примерно 400 кДа. | Молекулярная масса эукариотических РНК-полимераз превышает 500 кДа. |
| Транскрипционные факторы | |
| Прокариотическая РНК-полимераза имеет факторы транскрипции, такие как сигма-фактор и nusA. | Эукариотические РНК-полимеразы имеют разные факторы транскрипции для инициации и удлинения, такие как; TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ |
| Фактор прерывания | |
| Прокариотическая РНК-полимераза имеет «рофактор» для терминации. | Эукариотические РНК-полимеразы имеют разные последовательности терминации, такие как сал-бокс, поли-А-хвост, остатки дезоксиаденилата. |
| Промоутеры | |
| Прокариотическая РНК-полимераза распознает промотор в области от -10 до -35 в ДНК, известной как ТАТА-бокс. | Эукариотические РНК-полимеразы узнают разные промоторы1. |
| Природа мРНК | |
| Прокариотическая РНК-полимераза продуцирует полицистронную мРНК. | Эукариотическая РНК-полимераза II продуцирует моноцистронную мРНК. |
1 РНК-полимераза I распознает промоторы вверх по течению между участками ДНК от -45 до +25. РНК-полимераза II распознает промоторы в восходящих участках ДНК между -25 и -100, таких как (бокс ТАТА, бокс СААТ и бокс GC). РНК-полимераза III распознает расположенные ниже внутренние промоторы.
Резюме – Прокариотическая и эукариотическая РНК-полимераза
РНК-полимераза – это фермент, ответственный за полимеризацию РНК, известную как транскрипция в живой клетке. РНК-полимераза также называется ДНК-ориентированной РНК-полимеразой, поскольку она использует ДНК в качестве матрицы. При транскрипции РНК-полимераза обычно открывает двухцепочечную ДНК, так что одну цепь ДНК можно использовать в качестве матрицы для процесса синтеза молекулы РНК. РНК-полимераза может давать мРНК, рРНК и тРНК. Факторы транскрипции и комплекс, опосредованный транскрипцией, направляют РНК-полимеразу в процессе транскрипции. Транскрипция состоит из трех шагов; инициации, элонгации и терминации. Это можно выделить как разницу между прокариотической и эукариотической РНК-полимеразой.
Загрузить PDF-версию прокариотической и эукариотической РНК-полимеразы
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между прокариотической и эукариотической РНК-полимеразой
