Διαφορά μεταξύ RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3

Η κύρια διαφορά μεταξύ RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3 είναι ότι η RNA πολυμεράση 1 (Pol 1) μεταγράφει γονίδια rRNA και, η RNA πολυμεράση 2 (Pol 2) μεταγράφει κυρίως γονίδια mRNA ενώ η RNA πολυμεράση 3 (Pol 3) μεταγράφει κυρίως tRNA γονίδια.

Η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που εμπλέκεται στη μεταγραφή γονιδίων σε μόρια RNA κατά το πρώτο στάδιο της πρωτεϊνοσύνθεσης. Εν τω μεταξύ, οι ευκαρυώτες έχουν τρεις τύπους RNA πολυμερασών που ταξινομούνται ως RNA πολυμεράση 1, 2 και 3 με βάση τον τύπο του RNA που πολυμερίζουν.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η RNA Πολυμεράση 1
     – Ορισμός, υπομονάδες, μεταγραφή
2. Τι είναι η RNA πολυμεράση 2
     – Ορισμός, υπομονάδες, μεταγραφή
3. Τι είναι η RNA Polymerase 3
     – Ορισμός, υπομονάδες, μεταγραφή
4. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3
     – Περίγραμμα κοινών χαρακτηριστικών
5. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι

RNA Πολυμεράση 1, RNA Πολυμεράση 2, RNA Πολυμεράση 3, Υπομονάδες, Τύποι RNA

Τι είναι η RNA Polymerase 1

RNA πολυμεράση 1 (Pol 1) είναι ένας τύπος ευκαρυωτικής RNA πολυμεράσης που είναι υπεύθυνος για τη σύνθεση του pre-rRNA, το οποίο είναι το 45S. Η ωρίμανση του 45S rRNA παράγει 28S, 18S και 5,8S rRNA. Τα 28S και 5.8S είναι το συστατικό rRNA της μεγάλης υπομονάδας ενώ το 18S σχηματίζει τη μικρή υπομονάδα του ευκαρυωτικού ριβοσώματος. Η RNA πολυμεράση 1 είναι υπεύθυνη για την παραγωγή του 50% του συνολικού RNA του κυττάρου.

Εικόνα 1:Σχηματισμός ριβοσώματος από rRNA

Η RNA πολυμεράση 1 είναι ένα ένζυμο 590 kDa, το οποίο περιέχει 14 υπομονάδες πρωτεΐνης. 10 υπομονάδες από αυτές εμπλέκονται στο σχηματισμό του πυρήνα:Rpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10, Rpb12, A190, A135, AC40, AC19 και A12.2. Οι πέντε υπομονάδεςRpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10 και Rpb12 εμφανίζονται επίσης και στην RNA πολυμεράση 2 και 3.

Τι είναι η RNA Polymerase 2

RNA πολυμεράση 2 (Pol 2) είναι ο κύριος τύπος RNA πολυμεράσης που εμπλέκεται στη μεταγραφή στους ευκαρυώτες. Κυρίως μεταγράφει τα γονίδια που κωδικοποιούν την πρωτεΐνη σε mRNA. Εκτός από αυτό, η RNA πολυμεράση 2 μεταγράφει επίσης τα γονίδια miRNA, snRNA και snoRNA.

Εικόνα 2:Ο ρόλος της RNA πολυμεράσης 2

Η RNA πολυμεράση 2 είναι ένα ένζυμο 550 kDa με 12 υπομονάδες πρωτεΐνης. Η μεγαλύτερη υπομονάδα της RNA πολυμεράσης II αποτελείται από μια Ο τερματική περιοχή (CTD) της οποίας η φωσφορυλίωση είναι απαραίτητη για τη μεταγραφή και την επεξεργασία του RNA.

Τι είναι η RNA Polymerase 3

Η RNA πολυμεράση 3 είναι ο τύπος ευκαρυωτικής RNA πολυμεράσης που μεταγράφει κυρίως γονίδια tRNA. Μεταγράφει επίσης τα γονίδια 5S rRNA και τα γονίδια ματοσωμικού RNA U6. Τα γονίδια που μεταγράφονται από την RNA πολυμεράση 3 είναι γονίδια οικιακής χρήσης των οποίων η λειτουργία είναι απαραίτητη για ένα ζωντανό κύτταρο. Ως εκ τούτου, η έκφραση της RNA πολυμεράσης 3 ρυθμίζεται στενά κατά την κυτταρική ανάπτυξη. Η μεταγραφή των γονιδίων tRNA και των γονιδίων 5S rRNA ξεκινά από ξεχωριστούς μεταγραφικούς παράγοντες.

Εικόνα 3:Δομή tRNA

Similarities Between RNA Polymerase 1, 2 and 3

• Η RNA πολυμεράση 1, 2 και 3 είναι τρεις τύποι ευκαρυωτικών RNA πολυμερασών.
• Συμμετέχουν στη μεταγραφή γονιδίων σε διάφορους τύπους RNA.
• Και οι τρεις πολυμεράσες RNA αποτελούνται από κοινές υπομονάδες εκτός από υπομονάδες που μοιάζουν με α. Επιπλέον, κάθε πολυμεράση RNA περιέχει τρεις-επτά μοναδικές μικρότερες υπομονάδες.
• Η κύρια λειτουργία τους είναι να προσθέτουν συμπληρωματικά νουκλεοτίδια RNA σε έναν κλώνο DNA. Επομένως, και οι τρεις πολυμεράσες RNA είναι εξαρτώμενες από το DNA πολυμεράσες RNA.
• Δεν απαιτούν αστάρι για την έναρξη του πολυμερισμού.
• Προσθέτουν νουκλεοτίδια RNA προς την κατεύθυνση 5' προς 3', συνδέοντάς τα μέσω του σχηματισμού φωσφοδιεστερικών δεσμών.
• Η ενέργεια για τον πολυμερισμό προέρχεται από την υδρόλυση του δεσμού φωσφοανυδρίτη μεταξύ άλφα και βήτα του εισερχόμενου νουκλεοτιδίου.

Διαφορά μεταξύ RNA Polymerase 1, 2 και 3

Ορισμός

Η RNA πολυμεράση 1 αναφέρεται στην RNA πολυμεράση που μεταγράφει μόνο το ριβοσωματικό RNA (αλλά όχι το 5S rRNA), έναν τύπο RNA που αντιπροσωπεύει πάνω από το 50% του συνολικού RNA που συντίθεται σε κύτταρο. Η RNA πολυμεράση 2 αναφέρεται στο κεντρικό ένζυμο που καταλύει την κατευθυνόμενη από το DNA σύνθεση mRNA κατά τη μεταγραφή γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, ενώ η RNA πολυμεράση 3 αναφέρεται στην RNA πολυμεράση που μεταγράφει μικρά αμετάφραστα RNA, όπως tRNA.

Τύποι RNA που μεταγράφονται

Η RNA πολυμεράση 1 μεταγράφει γονίδια rRNA ενώ η RNA πολυμεράση 2 μεταγράφει τα γονίδια mRNA, miRNA, snRNA και snoRNA. Η RNA πολυμεράση 3 μεταγράφει τα γονίδια tRNA και 5S rRNA. Αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ της RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3.

Τοποθεσία μέσα στον Πυρήνα

Η RNA πολυμεράση 1 βρίσκεται στον πυρήνα ενώ η RNA πολυμεράση 2 και 3 βρίσκονται στο νουκλεόπλασμα.

Γονίδια

Η RNA πολυμεράση 1 μεταγράφει το pre-rRNA σε ~200 αντίγραφα, ενώ η RNA πολυμεράση 2 μεταγράφει ~25.000 γονίδια και η RNA πολυμεράση 3 μεταγράφει 30-50 γονίδια σε μεταβλητούς αριθμούς αντιγράφων.

Υπομονάδα που μοιάζει με άλφα

Η RNA πολυμεράση I και III περιέχουν τις ίδιες δύο μη ταυτόσημες υπομονάδες τύπου α, ενώ η πολυμεράση II έχει δύο αντίγραφα μιας διαφορετικής υπομονάδας που μοιάζει με α.

Αναστολή με Άλφα-Αμανιτίνη

Η RNA πολυμεράση 1 δεν είναι ευαίσθητη στην α-αμανιτίνη. Η RNA πολυμεράση 2 είναι ευαίσθητη σε 1 μg/mL α-αμανιτίνης και η RNA πολυμεράση 3 είναι ευαίσθητη σε 10 μg/mL α-αμανιτίνης.

Συμπέρασμα

Η RNA πολυμεράση 1 μεταγράφει γονίδια rRNA ενώ η RNA πολυμεράση 2 μεταγράφει γονίδια mRNA και η RNA πολυμεράση 3 μεταγράφει γονίδια tRNA. Επιπλέον, η RNA πολυμεράση 1 εμφανίζεται στον πυρήνα ενώ η RNA πολυμεράση 2 και 3 εμφανίζονται στο πυρηνόπλασμα του πυρήνα. Η κύρια διαφορά μεταξύ της RNA πολυμεράσης 1, 2 και 3 είναι ο τύπος των γονιδίων μεταγραφής και η θέση τους μέσα στον πυρήνα.

Αναφορά:

1. Tafur, Lucas et al. "Μοριακές Δομές Μεταγραφής RNA Πολυμεράσης Ι." Molecular Cell 64.6 (2016):1135-1143. PMC. Ιστός. 10 Ιουλίου 2018, Διαθέσιμο εδώ
2. Χαν, Στίβεν. "Δομή και μηχανισμός του μηχανήματος μεταγραφής RNA Polymerase II." Nature structural &molecular biology 11.5 (2004):394–403. PMC. Ιστός. 10 Ιουλίου 2018, Διαθέσιμο εδώ
3. Χάτερ, Χίνα. RNA Πολυμεράση I και III:Παρόμοια αλλά μοναδική. τόμ. 47, ELSEVIER, Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Υπομονάδες ριβοσωμικού rRNA» (CC BY 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. «Μεταγραφή DNA» Από εκ νέου επεξεργασία και διανυσματική από τον εαυτό μου – Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών Ανθρώπινου Γονιδιώματος, (Δημόσιος Τομέας) μέσω του Commons Wikimedia
3. «The tRNA cloverleaf general» Από τον Yikrazuul – Δική του δουλειά (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia