БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012
Розділ 10. МЕТАБОЛІЗМ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ
10.7.Біосинтез РНК (транскрипція)
10.7.1.Ферменти транскрипції
Біосинтез РНК здійснюється ДНК-залежними РНК-полімеразами (РНК-полімерази), які каталізують реакцію полімеризації рибонуклеотидів у послідовність, комплементарну кодуючому ланцюгу ДНК (рис. 10.21).
Приєднання рибонуклеотидів до З'-ОН-кінця зростаючого ланцюга РНК відбувається за рахунок 5'-α-фосфатної групи мономерного нуклеозидтрифосфату з утворенням фосфодіефірного зв'язку та вивільненням неорганічного пірофосфату (ФФн), який далі гідролізується пірофосфатазою на дві фосфатні групи (2Фн).
У прокаріотів синтез усіх видів РНК (мРНК, рРНК та тРНК), а також більш спеціалізованих РНК, які беруть участь у процесингу РНК, каталізується єдиним ферментом - РНК-полімеразою. Бактеріальні РНК-полімерази - це складні білки, що складаються з декількох різних субодиниць (табл. 10.1).
Таблиця 10.1
Характеристика субодиниць РНК-полімерази Е. coli
Субодиниці |
Кількість копій у холоферменті |
Молекулярна маса, дальтони |
Функція |
Альфа (α) |
2 |
36 500 |
Структурна |
Бета (β) |
1 |
150 000 |
Зв'язування рибонуклеозидтрифосфатів і полімеризація РНК |
Бета прим (β') |
1 |
155 000 |
Зв'язування ДНК |
Сигма (σ) |
1 |
70-80 000 |
Упізнавання промотору та ініціація |
Омега (ω) |
1 |
11 000 |
Невідома |
Найбільш вивчений фермент - холофермент РНК-полімераза Е. coli - містить п'ять різних поліпептидних субодиниць: два α-ланцюги, один β- і один β'-ланцюги, σ- та ω-ланцюги.
Рис. 10.21. Механізм дії РНК-полімерази: АО -азотиста основа
Альтернативна форма ферменту, яка називається кор- ферментом, позбавлена σ-субодиниці. Кор-фермент каталізує реакції полімеризації, проте не може ініціювати синтез РНК у потрібному місці, оскільки не здатний упізнавати промоторні сайти. Точне зв'язування й ініціація в промоторах відбуваються тільки після додавання до кор-ферменту σ-субодиниці та утворення холоферменту. Бактерії продукують численні різні σ-фак- тори, кожний із яких функціонує як регулятор, що модулює промоторну специфічність РНК-полімерази.
В еукаріотів для транскрипції використовуються три ДНК- залежні РНК-полімерази. Полімераза І локалізована в ядерці, де вона каталізує синтез рРНК у вигляді великого первинного транскрипту, який містить молекули рРНК 18S, 5,8S, і 28S. Полімераза ІІ знаходиться в нуклеоплазмі й бере участь у синтезі первинного транскрипту мРНК і малих ядерних та інших РНК, що не транслюються. Полімераза ІІІ також локалізована в нук- леоплазмі й бере участь у синтезі тРНК, 5S рРНК і кількох інших низькомолекулярних РНК. Їхня структура має багато спільного із структурою бактеріальної ДНК-залежної РНК-полімерази. РНК-полімерази І, ІІ, ІІІ впізнають різні промотори і містять різні за будовою субодиниці σ.