RNA转录的RNA聚合酶:原核生物和真核生物

每个有核,二倍体细胞在体内包含相同的DNA,或基因组,然而不同的细胞出现致力于不同的专门任务的例子中,肾脏细胞吸收钠,而胰腺细胞产生胰岛素。这怎么可能?答案在于微分使用基因组;换句话说,不同细胞体内表达不同部分的DNA。这个过程始于转录DNA的成核糖核酸,最终导致细胞的变化函数。转录的变化也基本意味着细胞功能的调节物种。事实上,即使是单细胞生物,如细菌,调节基因转录取决于环境的线索。因此,理解转录调控的基础是破译基因组的奥秘。

转录的过程的核心是复杂的蛋白质被称为RNA聚合酶。RNA聚合酶被发现在所有物种中,但这些蛋白质的数量和组成不同类群。例如,细菌包含一个单一类型的RNA聚合酶,而真核生物(多细胞生物和酵母)包含三种不同的类型。尽管有这些差异,中有惊人的相似的转录机制。例如,所有的物种都需要一种机制,通过这种机制可以调节转录为了实现时空的变化基因表达。为了完全理解这意味着什么,首先需要检查详细的RNA转录机制。

在所有物种中,转录开始的绑定RNA聚合酶复杂的(或全酶)到一个特殊的DNA序列的基因被称为启动子。RNA聚合酶的激活复杂使转录起始,这是紧随其后的是伸长的成绩单。反过来,成绩单伸长导致清算的启动子,再次和转录过程可以开始。转录从而可以调节两个层次:启动子级别(独联体监管)和聚合酶水平(反式调控)。这些元素在不同细菌和真核生物。

在细菌中,所有转录是由一个单一类型的RNA聚合酶。这个聚合酶催化亚基包含四个和一个调节亚基称为σ(s)。有趣的是,几个不同的σ因素已确定,这些监督一组独特的转录基因。σ因子因此歧视,因为每个绑定一组不同的启动子序列。

专业化的一个引人注目的例子σ因子不同的基因启动子是由细菌孢子形成的物种枯草芽孢杆菌。这种细菌存在于两种状态:营养(增长)和形成孢子。芽孢形成有关的基因通常不表达在营养生长。值得注意的是,小说表达的基因编码σ因子打开第一个孢子形成的基因。后续的表达不同的σ因子然后打开新的集所需的基因后孢子形成过程中(Losick & Stragier, 1992)。每一个σ因子识别基因的启动子在其集团,而不是由其他σ因子“看到”。这个简单的例子说明了如何监管的顺式和反式转录引起细胞功能的变化。因此,当细菌完成使用单一的所有基因转录的RNA聚合酶,不同σ因子子单元的使用提供了一个额外的级别的控制。

真核生物的细胞是在很多方面比细菌更复杂,包括转录。确切地说,在真核生物中,转录是由三种不同类型的实现RNA聚合酶(RNA聚合酶》)。这些聚合酶的数量和类型不同,所包含的子单元,以及类的rna转录;我转录核糖体RNA, RNA聚合酶(rrna), RNA聚合酶II转录RNA将信使RNA (mrna)以及小监管RNA, RNA聚合酶III转录等小分子RNA转移RNA(图示)。

因为RNA聚合酶II转录蛋白质编码基因,这是特别重要的科学家们研究真核基因表达的调控,以及它的功能是很好理解的。例如,研究人员知道,RNA聚合酶II可以绑定到一个在许多基因的启动子DNA序列,称为TATA盒启动转录。与其他常见的图案(短识别DNA序列),这些元素构成了核心启动子。然而,改变RNA聚合酶II亲和力和,因此,基因表达可以影响周围的DNA序列(增强剂),进而招募转录因子。虽然这些转录调控的性质是非常重要的,他们仍然是一个活跃的研究领域。

有趣的是,RNA聚合酶II amatoxins特别敏感,如a-amanitin剧毒鹅膏属蘑菇(Weiland, 1968),研究人员已经能够利用聚合酶研究的目的——尽管休闲蘑菇猎人应该小心!因此,虽然比细菌转录真核转录要复杂的多,两种类型的转录之间的主要区别在于RNA聚合酶。