绿色植物RNA聚合酶参加RNA病毒浸染防御力

大部分微生物将遗传物质存储在DNA中,由于DNA是一种高保真音响的原材料。真核生物还把DNA与组蛋白融合起來,产生染色质构造,储存在细胞质中。与此同时,还根据繁杂的修补体制确保其忠实性。

当DNA中的某一遗传物质必须表述时,第一步是将其迁移到RNA分子结构上,即转录(transcription)。因此 大部分RNA是DNA中一部分信息内容的临时性媒介,低成本,周期短,总数多。

RNA的构造与作用多种多样。mRNA是信息分子,用以把蛋白的一级结构信息的传递到细胞核中;非编号RNA一般是作用分子结构,能够 产生特殊的构造,以完成某类作用,例如基因的表达管控等。

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非编号RNA。J Integr Bioinform. 2019 Jul 13


针对不一样类型的RNA,真核生物选用不一样的RNA聚合酶来生成。RNA聚合酶I(RNA pol I,RNAP I或RNA pol A)承担转录rRNA,但不包括5 S rRNA;RNAP II承担mRNA、大部分的lncRNA和snRNA,及其一部分microRNA;RNAP III承担分子结构较小的RNA,如tRNA、5 S rRNA、U6 snRNA及其一部分microRNA。

RNA聚合酶与转录体制的科学研究也是生物科学中的关键內容。2006年,罗杰·科恩赫伯特(Roger D. Kornberg,亚瑟·科恩赫伯特大儿子)“以其对真核转录的分子结构基本的科学研究”而得到诺贝尔化学奖。

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罗杰·科恩赫伯特。出自诺贝尔基金会


罗杰一直专注于结构生物学科学研究,其得奖的关键缘故是分析了酵母菌RNAP II的分子结构。但他的奉献不但在此,他在70年代即推测核小体的基本上构造,90年代又根据试验将其确认。这也为转录体制的科学研究奠定了基本。与此同时,也表明结构生物学科学研究并不是只是借助仪器设备,灵敏的大脑也是不可或缺的。

这三种RNA聚合酶最开始是依据他们对一种缓聚剂(α-鹅膏蕈碱)的敏感度来区别的,RNAP I不会受到抑止;RNAP II对其比较敏感,小剂量即造成抑止;RNAP III在高使用量时才被抑止。

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鹅膏蕈碱与RNA聚合酶。出自PDB-101


鹅膏蕈碱融合在RNA聚合酶的反面,避开活力结构域及DNA和RNA的融合结构域。因此 它并不阻拦磷酸二酯键的产生,只是阻拦酶在DNA模版上的挪动,进而阻隔RNA的拓宽。它融合在酶的2个亚基中间,根据阻拦酶的构象变化抑止其挪动。

鹅膏蕈碱抑止mRNA生成,因此阻隔蛋白质合成,是有毒化学物质。造成鹅膏蕈碱(amanitin)的毒蘑菇是鬼笔鹅膏(Amanita phalloides),英语常称之为death cap,误吞少量就可以造成肝细胞凋亡等病症,最后晕厥身亡。它还造成另一种内毒素鬼笔环肽(phalloidin),能与微丝融合,常见于细胞骨架上色。

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鬼笔鹅膏。出自百科


原核生物一直比真核简易,其RNA聚合酶仅有一种,但具备繁杂的多亚基构造。大肠埃希菌的全酶包含6个亚基(α2ββ’ωσ),相对分子质量达到450 Kd。在其中σ亚基称之为起止因素,可让RNA聚合酶平稳地融合到启动子上。一部分称之为关键酶,承担依据DNA模板合成RNA。

σ亚基在不一样菌苗间变化很大,而关键酶较为稳定。病菌表述各种不同方式的σ因素,他们可以回应各种各样数据信号和自然环境标准来鉴别并融合不一样的启动子编码序列。早已发觉大肠埃希菌有7种σ因素,在其中σ70承担转录管家基因,鉴别启动子一共有编码序列;σ32鉴别热心搏骤停遗传基因,σ60在氮挨饿时起功效。σ根据在DNA上挪动找寻启动子,不需DNA解链。

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病菌RNAP关键酶的拼装。EcoSal Plus. 2018 Aug;8(1).


α亚基关键承担RNAP的拼装,β和β'亚基占关键酶总品质的80%,承担融合模版并催化反应产生磷酸二酯键。ω亚基可能是用以RNAP伸缩的分子伴侣。

噬菌体的RNA聚合酶是多肽链蛋白质,作用也简易,与其说简易的基因相一致。此外,膜蛋白和叶绿体也仅有一种RNA聚合酶。

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T7噬菌体的RNA聚合酶。出自PDB-101


与DNA聚合酶对比,RNA聚合酶也必须模版,生成方位也是5’-3’,但其底物是4种NTP,并且不用引物设计。RNA聚合酶的生成速率要比DNA聚合酶慢得多,约为50-100碱基/秒,而DNA聚合酶约为1000碱基/秒。

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