核糖核酸聚合酶(英文名:RNA polymerase)是以一條DNA鏈或RNA為模板,三磷酸核糖核苷為底物、通過磷酸二鍵而聚合的合成RNA的酶,因?yàn)樵诩?xì)胞內(nèi)與基因DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄為RNA有關(guān),所以也稱轉(zhuǎn)錄酶。
RNA聚合酶需要四種核糖核苷酸三磷酸(NTP:ATP、GTP、CTP、UTP)作為RNA聚合酶的底物,DNA為模板,二價(jià)金屬離子Mg2+、Mn2+是該酶的必需輔因子,RNA鏈的合成方向也是5'→3',第一個(gè)核酸帶有3個(gè)磷酸基,其后每加入一個(gè)核苷酸脫去一個(gè)焦磷酸,形成磷酸二酯鍵,焦磷酸迅速水解的能量驅(qū)動(dòng)聚合反應(yīng)。核糖核酸聚合酶無須引物,它能直接在模板上合成RNA鏈,RNA聚合酶能夠局部解開脫氧核糖核酸的兩條鏈,所以轉(zhuǎn)錄時(shí)無須將DNA雙鏈完全解開,RNA聚合酶無校對(duì)功能。
簡(jiǎn)介
催化轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶是一種由多個(gè)蛋白亞基組成的復(fù)合酶。如大腸桿菌的 RNA聚合酶有五個(gè)亞基組成,其分子量為480000,含有α,β,β’,δ等4種不同的多肽,其中α為兩個(gè)分子,所以全酶(holoenzyme)的組成是α2ββ’δ。α亞基與RNA聚合酶的四聚體核心(α2ββ’)的形成有關(guān);β亞基含有核苷三磷酸的結(jié)合位點(diǎn);β’亞基含有與脫氧核糖核酸模板的結(jié)合位點(diǎn);而Sigma因子只與核糖核酸轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān),與鏈的延伸沒有關(guān)系,一旦轉(zhuǎn)錄開始,δ因子就被釋放,而鏈的延伸則由四聚體核心酶(core enzyme)催化。所以,δ因子的作用就是識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始位置,并使RNA聚合酶結(jié)合在啟動(dòng)子部位。細(xì)菌的RNA聚合酶,像DNA聚合酶一樣,具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。其活性形式(全酶)為15S,由5種不同的多肽鏈構(gòu)成,按分子量大小排列分別為β'(155000),β(151000),σ(7000),α(36500)和ω(11000)。每分子RNA聚合酶除有兩個(gè)α亞基外,其余亞基均只有一個(gè),故全酶為β'βα2σω(450000)
如果全酶為球狀,則可計(jì)算其直徑約為100A,即約為雙鏈脫氧核糖核酸的30bp節(jié)段的長(zhǎng)度。然而全酶可結(jié)合約60個(gè)核苷酸,提示其形狀應(yīng)為橢圓球形。
σ亞基和其他肽鏈的結(jié)合不很牢固。當(dāng)σ亞基脫離全酶后,剩下的β'βα2ω稱為核心酶。核心酶本身就能催化核苷酸間磷酸二酯鍵的形成,不論有無σ存在的利福平(利福平)和利福霉素(利福霉素)能結(jié)合在β亞基上而對(duì)此酶發(fā)生強(qiáng)烈的抑制作用。它抑制核糖核酸合成的起始而不抑制其延長(zhǎng)。β亞基的基因rpoB的突變可使細(xì)菌對(duì)利福平有抗性。而另一種抗生素鏈霉溶菌素(streptolydigin)能抑制RNA鏈的延長(zhǎng),rpoB的突變卻可使細(xì)胞對(duì)鏈霉溶菌素亦發(fā)生抗性。總的看來β亞基似乎是酶和核苷酸底物結(jié)合的部位。肝素能與脫氧核糖核酸競(jìng)爭(zhēng)與RNA聚合酶相結(jié)合。肝素是一種多價(jià)陰子,能和β'亞基結(jié)合,從而在體外抑制轉(zhuǎn)錄作用。可見β'亞基的堿性較強(qiáng),適于與模板DNA相結(jié)合。α亞基的功能現(xiàn)尚未知。然而,當(dāng)噬菌體T4感染E.coli時(shí),其α亞基即在精氨酸上被ADP-核糖化。這種修飾作用使該核糖核酸聚合酶全酶對(duì)其原先識(shí)別的啟動(dòng)子的親和力減弱。所以有人認(rèn)為,α亞基的功能可能是識(shí)別其相應(yīng)的啟動(dòng)子。
結(jié)構(gòu)
為什么細(xì)菌的RNA聚合酶需要這么大和復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)呢?而某些噬菌體特有的RNA聚合酶則要小得多,僅由一條多肽鏈組成。這證明RNA合成所需的機(jī)構(gòu)可以遠(yuǎn)比宿主的酶小。這種情況說明,噬菌體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄僅需一條"最小"的機(jī)構(gòu)。然而這種酶只能識(shí)別噬菌體本身所有的少數(shù)幾個(gè)啟動(dòng)子;它們不能識(shí)別其他啟動(dòng)子。例如噬菌體T3和T7的核糖核酸聚合酶分子很相似,二者都不過是一條多肽鏈,分子量約11000。它們能很快合成RNA。其速率在37℃時(shí)可達(dá)約200核苷酸/秒。
相比之下,宿主細(xì)胞的RNA聚合酶卻能轉(zhuǎn)錄細(xì)胞內(nèi)的許多轉(zhuǎn)錄單位(>1000個(gè))中的任意一個(gè)。這些轉(zhuǎn)錄單位中有一些可由RNA聚合酶直接轉(zhuǎn)錄,不需要其他因子的幫助。但大多數(shù)這些轉(zhuǎn)錄單位僅在更多的蛋白質(zhì)因子存在下才能被該RNA聚合酶所轉(zhuǎn)錄。所以,可以想像宿主細(xì)胞所以要求這樣大和復(fù)雜,至少部分反映了它需要和許多其他因子相互作用,而不是其催化活性的固有的要求。
E.coli的RNA聚合酶各亞基的基因(除ω亞基的基因尚不詳外)均存在于三個(gè)操縱子中,這些操縱子還含有蛋白質(zhì)合成和DNA合成所需的基因。P71主要啟動(dòng)子(P)均在操縱子的左側(cè),核糖核酸則向右方合成。次要啟動(dòng)子(p)包括σ操縱子中的一個(gè)啟動(dòng)子(PHS,是在熱休克條件下才有活性的啟動(dòng)子),均位于操縱子之內(nèi)。這些次要啟動(dòng)子僅啟動(dòng)在其右側(cè)的基因。β操縱子的前面兩個(gè)基因L11和L1,有時(shí)被認(rèn)為組成另一個(gè)獨(dú)立的操縱子,因?yàn)樵贚10基因之前另有一啟動(dòng)子。這些基因編碼50個(gè)左右核糖體蛋白質(zhì)中的某些蛋白質(zhì)。σ操縱子中還含有復(fù)制所需的蛋白質(zhì),即脫氧核糖核酸引物酶的基因。現(xiàn)在還不清楚這些操縱子是如何進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
σ操縱子有兩個(gè)連續(xù)的啟動(dòng)子,就像rRNA的操縱子一樣。受到ppGpp分子的調(diào)控,故與生長(zhǎng)速度有關(guān)。這些操縱子中的基因并不是相等地被轉(zhuǎn)錄的:在σ和β操縱子開始中的核糖體蛋白質(zhì)基因的后面有衰減子(attenuators),可使其后的核糖核酸聚合酶基因的轉(zhuǎn)錄大為降低。因此,在每個(gè)細(xì)胞中RNA聚合酶亞基的數(shù)目(約3000個(gè))要大大少于核糖體蛋白質(zhì)的分子數(shù)(約20000個(gè)),這是符合細(xì)菌的需要的。然而令人不解的是DNA引物酶基因位于σ基因之前,然而在細(xì)胞內(nèi)σ亞基的數(shù)目反而要比引物酶分子數(shù)多60倍(3000比50)。這可能是因?yàn)榫幋a引物酶的mRNA節(jié)段要比其余mRNA部分不穩(wěn)定得多。這些操縱子內(nèi)都有幾個(gè)次要的啟動(dòng)子,包括σ操縱子內(nèi)的一個(gè)可被熱休克所激活,說明實(shí)際的調(diào)控作用還要更為復(fù)雜得多。
啟動(dòng)環(huán)功能
啟動(dòng)環(huán)(triggerloop,TL)結(jié)構(gòu)是真核生物和原核生物核糖核酸聚合酶中的一個(gè)高度保守區(qū)域,但它在轉(zhuǎn)錄過程的確切功能目前還不甚了解。美國斯坦福大學(xué)的Kaplan等人的最新研究發(fā)現(xiàn),TL在底物選擇過程中發(fā)揮重要功能,是真菌毒素α鵝膏覃堿(α-amanitin)的直接作用位點(diǎn)。該研究結(jié)果發(fā)表于6月5日的《分子細(xì)胞》(MolecularCell)上。
以往研究表明,TL結(jié)構(gòu)直接與新合成RNA的3'端和NTP相互作用,其中一個(gè)保守的組氨酸的生物合成殘基直接與NTP底物相結(jié)合。Kaplan等人用其他氨基酸替代釀酒酵母核糖核酸聚合酶Ⅱ中TL結(jié)構(gòu)中的His1085殘基,結(jié)果導(dǎo)致釀酒酵母表現(xiàn)出嚴(yán)重的生長(zhǎng)缺陷,甚至無法存活。離體實(shí)驗(yàn)表明,His1085能夠選擇正確的NTP底物,該位點(diǎn)變異后,聚合酶Ⅱ摻入錯(cuò)誤的NTP底物和2'dNTP底物的可能性大大增加。
α鵝膏覃堿能夠抑制RNA聚合酶Ⅱ的延伸速率,降低其底物選擇性,但His1085被替代后的RNA聚合酶Ⅱ?qū)Ζ六Z膏覃堿則具有較高的抗性。研究人員進(jìn)一步研究了純化的RNA聚合酶-α鵝膏覃堿復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)α鵝膏覃堿和TL結(jié)構(gòu)間存在直接的相互作用。因此,研究人員認(rèn)為,α鵝膏覃堿通過直接作用于TL結(jié)構(gòu)而降低RNA聚合酶Ⅱ的速率和保真度。
代換
T7噬菌體在轉(zhuǎn)錄的時(shí)序調(diào)控中不是采用σ因子的級(jí)聯(lián)取代,也不是像T4噬菌體那樣對(duì)核心酶進(jìn)行修飾,而是根據(jù)自動(dòng)的感染特點(diǎn)采用了核糖核酸聚合酶的代換來進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。
T7是E.coli的烈性噬菌體,基因組長(zhǎng)為39,936nt,順序已知。整個(gè)基因組可能具有55個(gè)基因,其中44個(gè)基因的產(chǎn)物已鑒別出了,已知30種是有功能的轉(zhuǎn)錄可分為3組,30°C整個(gè)生活周期約為25¢分鐘,但其脫氧核糖核酸的注入很慢,整個(gè)的過程約10分鐘,而其它的噬菌體僅1分鐘即可完成。這也是一種調(diào)控的手段,因未注入宿主細(xì)胞中的DNA是不能轉(zhuǎn)錄的。在感染6分鐘后,E.coli的核糖核酸合成體系全部被T4的合成體系所取代。
在感染后的前6分鐘,T7噬菌體的RNAPol尚未表達(dá),因此仍使用了宿主E.coli的RNA聚合酶,轉(zhuǎn)錄的基因主要有10個(gè)(0.3,0.4,0.5,0.6,0.65,0.7,1,1.1,1.2,1.3),其0.3基因編碼宿主限制酶的抑制蛋白,使T7進(jìn)入宿主免遭降解;0.7基因編碼一種蛋白激酶,能將E.coli的RNA聚合酶磷酸化,為抑制宿主RNAPol作準(zhǔn)備;基因1編碼T7RNAPol聚合酶,分子量為98KDa,是一條單鏈肽,它所識(shí)別的啟動(dòng)子是由23bp組成的保守順序(-17~16)。
晚期轉(zhuǎn)錄分為二組(Ⅱ和Ⅲ)。感染后6~12分鐘后T7就利用自己的核糖核酸聚合酶轉(zhuǎn)錄第Ⅱ組轉(zhuǎn)錄物。這一組約含(1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,2,2.5,2.8,3,3.5,3.8,4,5,5.7,6),其中對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)系的是基因2,其產(chǎn)物是E.coli聚合酶抑制劑。宿主的RNA聚合酶先受到基因0.7產(chǎn)物的磷酸化,再經(jīng)抑制完全失去了作用,此時(shí)T7已不再需要I組的轉(zhuǎn)錄物了,因此廢除了宿主RNA聚合酶的功能,而將自己編碼的RNA聚合酶取而代之。第Ⅱ組的基因多與T7的復(fù)制酶系的合成及幾種結(jié)構(gòu)蛋白有關(guān),但第Ⅱ組的啟動(dòng)子和復(fù)制的φL啟動(dòng)子因其保守順序中分別有2~7個(gè)堿基發(fā)生了改變,所以是較弱的啟動(dòng)子,但由于其位置排在Ⅲ組啟動(dòng)子的前面,所以先進(jìn)入宿主得以轉(zhuǎn)錄,而不與第Ⅲ組啟動(dòng)子的競(jìng)爭(zhēng)。
晚期轉(zhuǎn)錄的另一組基因就是第Ⅲ組轉(zhuǎn)錄物,它排在最后,故在感染12分鐘后才得以表達(dá)。此轉(zhuǎn)錄物約含15個(gè)基因,它們主要編碼頭部蛋白,尾部蛋白以及負(fù)責(zé)裝配,這樣使得T7噬菌體不至于過早地裝配成粒子。這一組雖排在最后,但啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)和保守順序完全一致所以是極強(qiáng)的啟動(dòng)子,從而保證最后階段結(jié)構(gòu)蛋白的合成。
第Ⅰ組轉(zhuǎn)錄的終止位置在鄰近1.4基因的上游區(qū)(1.3和1.4之間),此是E.coliRNA聚合酶的終止子)它離解后T7RNA聚合酶則重新從第Ⅱ組起始轉(zhuǎn)錄。第Ⅱ組和第Ⅲ組都使用終止子Tj,由于自注入宿主緩慢,在第Ⅱ組轉(zhuǎn)錄時(shí)第Ⅲ組基因尚未注入,仍得不到表達(dá)。
Tj的終止效率是90%,尚有10%可以延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄T7的末端,Tj位于基因10和11之間。基因10是主要的頭部蛋白,需要量大,它排在第Ⅱ組末是合理的,即有強(qiáng)啟動(dòng)子的啟動(dòng),又在轉(zhuǎn)錄后被終止,這樣不僅滿足了裝配顆粒的需要,又不至造成浪費(fèi)。而排在基因10后面的基因都是編碼少量頭部蛋白和尾部蛋白的,無需大量的轉(zhuǎn)錄,后面越過Tj延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)度就可滿足需要了,這本身也是一種終止子對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。
作用
核糖核酸聚合酶(RNA polymerase)的作用是轉(zhuǎn)錄RNA。有的RNA聚合酶有比較復(fù)雜的亞基結(jié)構(gòu)。如大腸桿菌RNA聚合酶有四條多肽鏈,另有一個(gè)促進(jìn)新RNA分子合成的σ因子,因此它的組成的是α2ββσ。這種結(jié)構(gòu)稱為全酶(holoenzyme),除去了σ因子的酶稱為核心酶。噬菌體RNA聚合酶則沒有亞基。
真核生物的RNA聚合酶分三類。RNA聚合酶Ⅰ存在于核仁中,轉(zhuǎn)錄rRNA順序。RNA聚合酶Ⅱ存在于核質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄大多數(shù)基因,需要“TATA”框。核糖核酸聚合酶Ⅲ存在于核質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄很少幾種基因如轉(zhuǎn)運(yùn)RNA基因如5SrRNA基因。有些重復(fù)順序如Alu順序可能也由這種酶轉(zhuǎn)錄。上面提到的“TATA”框又稱Goldberg –Hogness順序,是RNA聚合酶Ⅱ的接觸點(diǎn),是這種酶的轉(zhuǎn)錄單位所特有的。它在真核生物的轉(zhuǎn)錄基因的5’端一側(cè),在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游20至30個(gè)核苷酸之間有一段富含AT的順序。如以轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)為0,則在-33到27個(gè)核苷酸與-27至21核苷酸之間,有一個(gè)“TATA”框。一般是7個(gè)核苷酸。原核生物中也類似“TATA”框的結(jié)構(gòu)。核糖核酸聚合酶作用在“TATAAT”(Pribnow)盒和“TTGA-CA”框附近。
研究進(jìn)展
在美國著名哲學(xué)家拉爾夫·愛默生(RalphWaldoEmerson)說“大自然容不得任何錯(cuò)誤”的時(shí)候,他一定沒有考慮過RNA聚酶(RNApolymerase,RNAP),這一能將遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸與生物功能表現(xiàn)者蛋白聯(lián)系起來的不二功臣實(shí)際上在轉(zhuǎn)錄的時(shí)候會(huì)發(fā)生很多錯(cuò)誤,但是它也有“自知之明”會(huì)及時(shí)將這些錯(cuò)誤更正過來。這一由Stanford大學(xué)StevenBlock實(shí)驗(yàn)室完成的研究發(fā)表在11月Nature上面。
核糖核酸聚合酶(RNAP),只要是稍微接觸過分子生物學(xué)的人就不會(huì)對(duì)這個(gè)名詞陌生,在DNA要將它的遺傳信息表達(dá)出去,成為真正具有功能效應(yīng)的單位——蛋白的時(shí)候,需要中間體RNA的幫助,而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程就不能缺少這個(gè)重要的酶。StevenBlock和他的同事利用一種比之前光阱(opticaltrap)更穩(wěn)定的裝置發(fā)現(xiàn)在大腸桿菌轉(zhuǎn)錄的過程中,這個(gè)酶每隔大約1000個(gè)堿基就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤,但是RNAP也有良好的自我糾正機(jī)制,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正這些錯(cuò)誤。
在這一研究中,StevenBlock研究小組改進(jìn)了光阱,使之放大了10倍,這樣研究人員就可以直接觀察到核糖核酸聚合酶的每一步動(dòng)作了,這幫助深入了解了之前并未完全研究清楚的基因轉(zhuǎn)錄和調(diào)節(jié)的過程。而且利用這種裝置,研究人員排除了RNAP偶然性的停頓和回轉(zhuǎn),可以分析一個(gè)完全單獨(dú)的延伸過程,結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)由于RNAP在前進(jìn)的過程中會(huì)結(jié)合一個(gè)新的NTP,因此導(dǎo)致RNAP一次滑過一個(gè)核苷酸堿基對(duì)來確保轉(zhuǎn)錄過程的準(zhǔn)確性,這被稱為布朗荊輪(brownianratchet)。
這一研究獲得了許多科學(xué)家的認(rèn)可,德克薩斯大學(xué)健康中心的RuiSousa認(rèn)為這是一項(xiàng)迄今為止最好的布朗荊輪的證明,但是也有科學(xué)家對(duì)此表示懷疑態(tài)度。
北京時(shí)間2023年1月12日,中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張余研究團(tuán)隊(duì)和美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Robert Landick團(tuán)隊(duì)以及浙江大學(xué)馮鈺團(tuán)隊(duì)合作在《自然》雜志上發(fā)表題為Structural basis for intrinsic transcription termination(《轉(zhuǎn)錄終止的結(jié)構(gòu)機(jī)制》)的研究論文,該研究揭示了細(xì)菌核糖核酸聚合酶如何識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止序列終止轉(zhuǎn)錄的工作機(jī)制。
參與過程
該酶需要四種核糖核苷酸三磷酸(NTP:ATP、GTP、CTP、UTP)作為RNA聚合酶的底物,脫氧核糖核酸為模板,二價(jià)金屬離子Mg2+、Mn2+是該酶的必需輔因子。其催化的反應(yīng)表示為:(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPi。RNA鏈的合成方向也是5’→3',第一個(gè)核苷酸帶有3個(gè)磷酸基。其后每加入一個(gè)核苷酸脫去一個(gè)焦磷酸,形成磷酸二酯鍵,焦磷酸迅速水解的能量驅(qū)動(dòng)聚合反應(yīng)。與DNA聚合酶不同,核糖核酸聚合酶無須引物,它能直接在模板上合成RNA鏈;RNA聚合酶能夠局部解開DNA的兩條鏈,所以轉(zhuǎn)錄時(shí)無須將DNA雙鏈完全解開,RNA聚合酶無校對(duì)功能。?
特點(diǎn)
RNA聚合酶催化RNA的合成,其與脫氧核糖核酸聚合酶有許多相同的催化特點(diǎn):
①以DNA為模板;
②催化核苷酸通過聚合反應(yīng)合成核酸;
③聚合反應(yīng)是核苷酸形成3’,5’一磷酸二酯鍵的反應(yīng);
④以3’→5’方向閱讀模板,5’→3’方向合成核酸;
⑤按照堿基聯(lián)會(huì)原則忠實(shí)轉(zhuǎn)錄模板序列。?
分類
通常可根據(jù)生物的類別,將核糖核酸聚合酶分為原核生物RNA聚合酶、真核生物RNA聚合酶。
原核生物和真核生物的RNA聚合酶有共同特點(diǎn),但在結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)等方面又不盡相同。
(1)原核生物RNA聚合酶 研究得最清楚的是大腸桿菌RNA聚合酶。該酶是由五種亞基組成的六聚體(α2ββ'ωσ)分子量約500 000。其中α2ββ'ω稱為核心酶(coreenzyme),σ因子與核心酶結(jié)合后稱為全酶(holoenzyme)。
σ因子的主要作用是識(shí)別脫氧核糖核酸模板上的啟動(dòng)子,其單獨(dú)存在時(shí)不能與DNA模板結(jié)合,與核心酶結(jié)合成全酶后,才可使全酶與模板DNA上的啟動(dòng)子結(jié)合。當(dāng)它與啟動(dòng)基因的特定堿基序列結(jié)合后,DNA雙鏈解開一部分,使轉(zhuǎn)錄開始,故σ因子又稱起始因子。已經(jīng)鑒定出大腸桿菌有7種σ因子,不同的σ因子可以競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合核心酶,以決定哪個(gè)基因被轉(zhuǎn)錄。其中σ70(數(shù)字表示其分子量大小)協(xié)助識(shí)別管家基因的啟動(dòng)子。環(huán)境變化可以誘導(dǎo)產(chǎn)生特定σ因子,啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄。
核心酶只有一種,參與整個(gè)轉(zhuǎn)錄過程,催化所有核糖核酸的轉(zhuǎn)錄合成。
其他原核生物的RNA聚合酶在結(jié)構(gòu)和功能上均與大腸桿菌相似。抗生素利福平或利福霉素可以特異抑制原核生物的RNA聚合酶,成為抗結(jié)核分枝桿菌治療的藥物。它專一性地結(jié)合RNA聚合酶的β亞基。若在轉(zhuǎn)錄開始后才加入利福平,仍能發(fā)揮其抑制轉(zhuǎn)錄的作用,這說明β亞基是在轉(zhuǎn)錄全過程都起作用的。
(2)真核生物RNA聚合酶 真核生物具有3種不同的細(xì)胞核RNA聚合酶,分別是RNA聚合酶I(RNA pol I)、RNA聚合酶Ⅱ(RNA pol II)和RNA聚合酶Ⅲ(RNA pol llI).這三種RNA聚合酶不僅在功能和物理化學(xué)性質(zhì)上不同,而且對(duì)α一鵝膏蕈堿(一種毒蘑菇含有的環(huán)八肽毒素)的敏感性也不同。
真核生物的3種細(xì)胞核RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜,3種RNA聚合酶都有2個(gè)不同的大亞基、2個(gè)類α亞基和1個(gè)類ω亞基,分別與大腸桿菌核心酶的β和β’、2個(gè)α亞基和ω亞基同源。除上述5個(gè)亞基外,三種RNA聚合酶還各含7~11個(gè)小亞基。合成核糖核酸時(shí),原核細(xì)胞依賴RNA聚合酶的各個(gè)亞單位就能完成轉(zhuǎn)錄過程,而真核生物還需要一些蛋白質(zhì)因子參與,并對(duì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行加工修飾。
真核生物線粒體有自己的RNA聚合酶,催化合成線粒體mRNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA、rRNA。線粒體RNA聚合酶在功能和性質(zhì)上與原核生物RNA聚合酶類似,其活性也可被利福平或利福霉素抑制。
參考資料 >
[科普中國]-RNA聚合酶.科普中國網(wǎng).2024-03-22
中科院分子植物卓越中心科學(xué)家合作揭示基因轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)制.環(huán)球網(wǎng).2023-01-12