Redaktsioon: 12. november 2015, kell 01:27 redigeeri JLuige (arutelu \| kaastöö) 45 muudatust P JLuige teisaldas lehekülje Kasutaja:JLuige/RNA polümeraas pealkirja RNA polümeraas alla ← Vanem muudatus		Redaktsioon: 13. november 2015, kell 05:37 redigeeri eemalda Kruusamägi (arutelu \| kaastöö) Administraatorid 75 026 muudatust Resümee puudub Uuem muudatus →
1. rida: '''RNA polümeraas''' (RNApol, RNAP) ehk '''DNA-sõltuv RNA polümeraas''' on ensüüm, mis [[transkriptsioon (geneetika)\|transkriptsioon]]i käigus sünteesib uue [[RNA]] molekuli, kasutades matriitsina [[DNA]]-d. Ensüüm on klassifikatsioonilt nukleotidüül-transferaas. [[Prokarüoot]]idel on vaid üks RNA polümeraas, samas kui [[~~eukarüoot~~eukarüoodid\|eukarüootides]]~~ides~~ leidub kuni viis erinevat tüüpi (RNA pol I-III, taimedes lisaks RNA pol IV-V). Eukarüootsed RNA polümeraasid erinevad struktuurilt ja sünteesitava RNA poolest. Transkriptsiooni põhimehhanismid ja regulatsioon on kõrgelt konserveerunud, seega esineb homoloogia ka erinevate RNA polümeraaside vahel. <ref name="Cooper, 2000">Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9839/</ref> RNA polümeraas meenutab struktuurilt krabi sõrga (''crab claw''), mille keskel paikneb lõhe (''cleft''), mille kaudu siseneb DNA aktiivtsentrisse. Ensüümi [[aktiivtsenter\|aktiivtsentris]] on konserveerunud järjestusmotiiv, mille 3 [[aspartaat\|aspartaadijääki]] on koordinatiivselt seondunud Mg<sup>2+</sup>-ioonidega. Mg<sup>2+</sup>-ioonide ülesandeks on neutraliseerida RNA-ahelasse lisatavate nukleotiidtrifosfaatide (NTP) fosfaatgruppide negatiivset laengut. Ensüümi katalüütilise tsentri arhitektuur on kõrgelt konserveerunud kõigis organismides. <ref>Sainsbury, S., Bernecky, C., & Cramer, P. (2015). Structural basis of transcription initiation by RNA polymerase II. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16(3), 129–143. http://doi.org/10.1038/nrm3952 </ref> ~~__TOC__~~ ===Eukarüoodid=== ~~----~~ Transkriptsioon toimub fundamentaalsete mehhanismide osas kõigis organismides sarnaselt. Siiski on see eukarüootides mitme aspekti poolest keerulisem. Esiteks leidub eukarüootides 3 RNA polümeraasi (Pol I-III), mis transkribeerivad erinevaid geene, samas kui prokarüootidel vastutab kõigi geenide transkribeerimise eest üks RNA polümeraas. Teiseks on eukarüootse transkriptsiooni läbiviimiseks vajalik mitmete abistavate valkude ([[transkriptsioonifaktor~~\|transkriptsioonifaktorite~~]]ite) osalus. Eukarüootne RNA polümeraas pole võimeline initsieerima transkriptsiooni vaid DNA [[promootor\|promootorjärjestuse]] olemasolul, vaid vajab mitmete transkriptsioonifaktorite kohalolu. Tranksriptsiooni mõistmiseks on peamiselt uuritud RNA Pol II ja sellele seonduvaid valke. Esmalt on vajalik transkriptsioonifaktorite seondumine promootorjärjestusega, kusjuures nii promootorid kui ka faktorid on eri geenide puhul väga erinevad. Basaalseteks transkriptsioonifaktoriteks on need, mis seonduvad kõigi Pol II poolt transkribeeritavate geenide promootoritega, ja mis seega moodustavad basaalse transkriptsiooniaparaadi. Lisaks võib seonduda veel geenipetsiifilisi faktoreid, mis individuaalselt reguleerivad [[geeniekspressioon]]i. Transkriptsiooni toimumiseks on vajalik DNA ahelate lokaalne teineteisest eraldumine, et moodustuks vaba matriitsahel. Promootorjärjestus sisaldab konsensuselemente, mis paiknevad transkriptsiooni alguspunktist ülesvoolu. TATA-järjestus (''TATA box'') on üks paremini kirjeldatud ja uuritud konsensusjärjestusi, mis paikneb transkriptsiooni algussaidist 30 nukleotiidi ülesvoolu. Siiski esineb see vaid osade geenide promootorites, mistõttu leidub veel teisigi konsensuslikke DNA-motiive, näiteks CAAT-järjestus positsioonis -80, GC-järjestus ning oktameerne järjestus (''octamer box''). <ref name="Heinaru, 2012">A. Heinaru. Geneetika õpik kõrgkoolile. Tartu: Tartu Ülikooli kirjastus, 2012. lk 269-274</ref> ====RNA polümeraas I==== RNA polümeraas I on spetsialiseerunud [[Ribosomaalne RNA\|ribosomaalse RNA]] (rRNA) geenide transkriptsiooniks. Primaarseks transkriptiks on 45S pre-rRNA, mis protsessitakse 28S, 18S ja 5.,8S rRNA-deks. Kromosoomipiirkondadest, kus sisalduvad rRNA geenid (inimeses kromosoomid 13, 14, 15, 21 ja 22), moodustub tuumas selgelt eristuv struktuur – [[tuumake]]. rRNA geenide transkribeerimine on esimene samm [[ribosoom]]ide biogeneesis. RNA pol I koosneb ~~pärmis~~pagaripärmis (''[[Saccharomyces cerevisiae]]'') 14 subühikust, selle molekulmass on 590 kDa. Mitmed Pol I alaühikud sisaldavad rohkemal või vähemal määral homoloogseid polüpeptiide teiste eukarüootsete polümeraaside subühikutega. Lisaks on polümeraasil 5 identset subühikut (Rpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10, Rpb12) Pol II ja Pol III-ga. Pol I subühikud A49 ja A34.5 omavad homoloogiat RNA pol II transkriptsioonifaktori TFIIF kahe suurima subühikuga. A49 ja A34.5 kompleks on polümeraasi küljes, ent funktsioneerib elongatsioonifaktorina.<ref>Kuhn, C.-D., Geiger, S. R., Baumli, S., Gartmann, M., Gerber, J., Jennebach, S., … Cramer, P. (2007). Functional Architecture of RNA Polymerase I. Cell, 131(7), 1260–1272. http://doi.org/10.1016/j.cell.2007.10.051</ref> ====RNA polümeraas II==== [[Pilt:Rnapol.png\|pisi\|RNA polümeraas II]] RNA polümeraas II osaleb kõigi valke kodeerivate geenide transkriptsioonis. Transkriptideks on eel-mRNA, eel-miRNA ja muud struktuursed ja regulatoorsed RNA-d. RNA polümeraas II on 12-subühikuline. Ensüümkompleks on jagatav neljaks mobiilseks elemendiks – südamik (''core''), klamber (''clamp''), lõug (''jaw lobe'') ja riiul (''shelf''). Südamiku moodustavad subühikud on ühised kõigil rakulistel polümeraasidel. Ensüümi keskel paikneb lõhe, mille kaudu siseneb aktiivtsentrisse DNA. Klambri ülesanne on avada ja sulgeda lõhe. Riiuli ka lõua elemendid ei liigu suurel määral, aga saavad pöörelda paralleelselt aktiivtsentriga.<ref name="Meyer, 2009">Meyer PA, Ye P, Suh M-H, Zhang M, Fu J. Structure of the 12-Subunit RNA Polymerase II Refined with the Aid of Anomalous Diffraction Data. The Journal of Biological Chemistry. 2009;284(19):12933-12939. doi:10.1074/jbc.M809199200.</ref> 25. rida: <ref>Kornberg, R. D. (2005). Mediator and the mechanism of transcriptional activation. Trends in Biochemical Sciences, 30(5), 235–239. http://doi.org/10.1016/j.tibs.2005.03.011</ref> ====RNA polümeraas III==== RNA polümeraas III transkribeerib [[tRNA]]-sid, 5S rRNA ning snRNA molekule. Pol III vajab transkriptsiooni initsiatsiooniks 3 transkriptsioonifaktorit. TFIIIB toob polümeraasi promootorile. TFIIIB koostisse kuulub TATA-seoseline valk TBP (''TATA binding protein''). TFIIIC vahendab TFIIIB seondumist promootoritele, milles puudub TATA-element. TFIIIA seondub ainult 5S rRNA geenide promootoritele ning on platvormiks, kuhu seondub TFIIIC. ====RNA polümeraas IV ja V==== Polümeraasid IV ja V on hiljuti avastatud ensüümid, mis esinevad vaid taimerakkudes. Nende struktuur on sarnaneb RNAP II-ga, kusjuures osad subühikud on kodeeritud samade geenide poolt. RNAP IV ja V osalevad [[siRNA]]-de (''small-interfering RNAs'') transkribeerimises. Pol IV ja mitmete teiste ensüümide abil sünteesitakse (p4-)siRNA-d, mis indutseerivad endaga homoloogsete järjestuste metülatsiooni (RdDM). [[RNA interferents]] vaigistab geene ning on seeläbi kaitsemehhanismiks viiruste ja [[transposoon]]ide vastu. Geenide vaigistamise mehhanismiks on RNA-suunatud DNA metüleerimine (RdDM). Pol IV sünteesib siRNA-sid tuhandetest korduvatest genoomsetest lookustest, kaasa arvatud transposoonidest. Pol IV interakteerub RNA-sõltuva RNA polümeraasiga (RdRp), mis sünteesib siRNA-le komplementaarse ahela. Järgenvalt toimub tekkinud kaheahelalise RNA lõikamine ''Dicer''-tüüpi endonukleaasi poolt. Saadakse 24 nukleotiidi pikkused siRNA-d, mis seondununa AGO-valkudega (Argonaut) leiavad üles spetsiifilise regiooni genoomis. AGO/p4-siRNA/PolV kompleks ja [[DNA metülatsioon\|DNA metüleerimiseks]] vajaminevad lisavalgud vaigistavad transkriptsiooni.<ref>Huang, Y., Kendall, T., Forsythe, E. S., Dorantes-Acosta, A., Li, S., Caballero-Pérez, J., … Mosher, R. A. (2015). Ancient Origin and Recent Innovations of RNA Polymerase IV and V. Molecular Biology and Evolution, 32(7), 1788–1799. http://doi.org/10.1093/molbev/msv060</ref> ===Prokarüoodid===▼ ====Arhed====▼ ▲===Prokarüoodid=== ~~----~~ ▲====Arhed==== [[Arhed]] moodustavad eubakterite ja eukarüootide kõrval kolmanda eluslooduse [[domeen (bioloogia)\|domeen]]i. Arhed on tsütoloogiliselt ja morfoloogiliselt sarnased bakteritega, kuid molekulaarsete kriteeriumite (DNA järjestuste võrdlus, rRNA geenid jne) alusel on nähtud arhede ja eukarüootide põlvnemist ühisest eellasest. Arhede transkriptsiooni uurimisel on leitud sarnasusi nii eukarüootide kui ka bakteritega. Basaalne transkriptsiooniaparaat, mis koosneb RNA polümeraasist ja basaalsetest transkriptsioonifaktoritest (GTF, ''general transcirption factors'') sarnaneb eukarüootidega, kuid regulaatorvalgud, aktivaatorid ja repressorid, on pigem lähedased bakteriaalsetele faktoritele.<ref>Langer, D., Hain, J., Thuriaux, P., & Zillig, W. (1995). Transcription in archaea: similarity to that in eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 92(13), 5768–72. http://doi.org/10.1073/pnas.92.13.5768</ref> Arhede RNA polümeraas koosneb sõltuvalt liigist 11-13 alaühikust (A’, A’’, B, D, K, L, F, H, E, G, N, P, Rpo13). Preinitsiatsioonikompleksi moodustavad RNA polümeraas ning transkriptsioonifaktorid – TBP, TFB ja TFE, mis on eukarüootsete TBP, TFIIB ja TFIIEα ortoloogid. TFIIB-l on DNA lahtikeeramise aktiivsus, mida on näidatud ka arhede TFB-l. TBP on väga konserveerunud valk, mis esineb kõigis kirjeldatud arhedes ja eukarüootides, kuid mitte bakterites.<ref>Sung-Hoon Jun, Matthew J. Reichlen, Momoko Tajiri & Katsuhiko S. Murakami (2011) Archaeal RNA polymerase and transcription regulation, Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 46:1, 27-40, http://dx.doi.org/10.3109/10409238.2010.538662</ref><ref>Werner, F. (2007). Structure and function of archaeal RNA polymerases. Molecular Microbiology, 65(6), 1395–1404. http://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2007.05876.x</ref> ====Bakterid==== ''[[Escherichia coli]]'' RNA polümeraas koosneb viiest subühikust – α1, α2, β, β’ ja ω. Molekulmass ca 480 kDa. Lisaks on oluline sigmafaktor ehk σ-faktor, mida võib lugeda ainsaks bakteriaalseks transkriptsioonifaktoriks. σ-faktor vahendab promootori ja RNA polümeraasi vahelist spetsiifilist seondumist ning on vajalik transkriptsiooni initsiatsiooniks. σ-faktor ei ole tugevalt polümeraasiga seotud ning ei ole vajalik ensüümi katalüütilise aktiivsuse jaoks. σ-faktori peamiseks ülesandeks on identifitseerida transkriptsiooni initsiatsiooni alguspunkt, peale initsiatsiooni σ-faktor dissotsieerub. <ref name="Cooper, 2000"/> Prokarüootidel on geenid koondunud [[operon]]ideks, mistõttu transkribeeritakse ühe üksusena mitu geeni. Sellist operonilt sünteesitud RNA-molekuli nimetatakse polütsistroonseks RNA-ks. Mitmete geenide promootorjärjestuses on defineeritud kuuenukleotiidilised konsensuselemendid, mis paiknevad transkriptsiooni startsaidist positsioonides -10 ja -35. RNA polümeraas võtab promootoriga seondudes enda alla ligi 60 nukleotiidi pikkuse ala, kusjuures σ-faktor seondub spetsiifiliselt -35 ja -10 regioonidega. σ-faktori puudumisel seondub RNA polümeraas promootoriga ebaspetsiifiliselt ja madala afiinsusega. Leidub erinevaid σ-faktoreid, mis tunnevad ära teatud tüüpi promootoreid. Näiteks σ<sup>70</sup> on ''E. coli''s ekspresseeritud pidevalt ning selle ülesandeks on koduhoidjate geenide (''housekeeping genes'') promootorite äratundmine; σ<sup>32</sup> vastutab kuumašokigeenide ([[:en:heat shock\|''heat shock'']] promootorite äratundmise eest. Polümeraasi seondumist promootoriga nimetatakse suletud kompleksiks, kuna DNA lahtikeerdumist toimunud ei ole. Polümeraas avab DNA kaksikheeliksi 15 lämmastikaluse ulatuses ning moodustub avatud kompleks. Pärast esimeste nukleotiidide ühinemist ja RNA-ahela pikenemist umbes 10 nukleotiidi võrra, vabaneb σ-faktor polümeraasi küljest. <ref>Bae, B., Feklistov, A., Lass-napiorkowska, A., Landick, R., & Darst, S. A. (2015). Structure of a bacterial RNA polymerase holoenzyme open promoter complex, 1–23. http://doi.org/10.7554/eLife.08504</ref><ref name="Heinaru, 2012"/> ===Viiruslikud polümeraasid===▼ ▲===Viiruslikud polümeraasid=== ~~----~~ Viirused vajavad erinevaid polümeraase, et replitseerida genoomi ja ekspresseerida geene. Viirustel, kes oma elutsükli veedavad tsütoplasmas, peavad need ensüümid olema kodeeritud endi genoomi poolt. Need, kelle genoomiks on DNA-molekul, vajavad DNA-sõltuvat RNA polümeraasi (DdRp). RNA-viirused vajavad nii genoomi replikatsiooniks kui ka transkriptsiooniks RNA-sõltuvaid RNA polümeraase (RdRp). Konserveerunud järjestuselemente leidub kõigi viiruslike polümeraaside puhul (RdRp, DdRp, RdDp, DdDp). Funktsioonilt on viiruslikud polümeraasid sarnased mitmesubühikulistele prokarüootsetele ja eukarüootsetele variantidele. 55. rida ⟶ 52. rida: == Viited == {{viited}} {{Commons\|Category:RNA polymerase}} [[Kategooria:Ensüümid]]

RNA polümeraas: erinevus redaktsioonide vahel