RNA 중합 효소 : 구조, 기능, 원핵 생물, 진핵 생물 - 생물학 - 2026

RNA 중합 효소 로 사용되는 DNA 서열에서 바라 RNA 분자의 중합을 매개 담당하는 효소 복잡 템플릿. 이 과정은 유전자 발현의 첫 번째 단계이며 전사라고합니다. RNA 중합 효소는 프로모터로 알려진 매우 특정한 영역의 DNA에 결합합니다.

이 효소와 일반적으로 전사 과정은 원핵 생물보다 진핵 생물에서 더 복잡합니다. 진핵 생물은 모든 유전자가 단일 종류의 중합 효소에 의해 전사되는 원핵 생물과 달리 특정 유형의 유전자에 특화된 여러 RNA 중합 효소를 보유합니다.

작용중인 RNA 중합 효소의 구조.
출처 : I, Splette

전사와 관련된 요소의 진핵 계통 내에서 복잡성의 증가는 아마도 다세포 유기체의 전형적인보다 정교한 유전자 조절 시스템과 관련이있을 것입니다.

고세균에서 전사는 하나의 중합 효소 만 가지고 있음에도 불구하고 진핵 생물에서 일어나는 과정과 유사합니다.

중합 효소는 단독으로 작용하지 않습니다. 전사 과정이 올바르게 시작 되려면 전사 인자라고하는 단백질 복합체의 존재가 필요합니다.

구조

가장 잘 특성화 된 RNA 중합 효소는 박테리아의 중합 효소입니다. 여러 폴리펩티드 사슬로 구성됩니다. 효소는 α, β, β ′ 및 σ로 분류 된 여러 하위 단위를 가지고 있습니다. 이 마지막 서브 유닛은 촉매 작용에 직접 참여하지 않지만 DNA에 대한 특이 적 결합에 관여하는 것으로 나타났습니다.

사실, 우리가 σ 서브 유닛을 제거하면 중합 효소는 여전히 관련 반응을 촉매 할 수 있지만 잘못된 영역에서 그렇게합니다.

α 서브 유닛은 40,000 달톤의 질량을 가지며 두 개가 있습니다. β 및 β '서브 유닛 중 단 1 개만 있으며 각각 155,000 및 160,000 달톤의 질량을가집니다.

이 세 가지 구조는 효소의 핵에 위치하며 σ 서브 유닛은 더 멀리 떨어져 있으며 시그마 인자라고합니다. 완전한 효소 또는 홀로 엔자임은 총 중량이 480,000 달톤에 가깝습니다.

RNA 중합 효소의 구조는 광범위하게 가변적이며 연구 된 그룹에 따라 다릅니다. 그러나 모든 유기체에서 그것은 여러 단위로 구성된 복잡한 효소입니다.

풍모

RNA 중합 효소의 기능은 DNA 주형으로 만든 RNA 사슬의 뉴클레오티드 중합입니다.

유기체의 구성과 발달에 필요한 모든 정보는 DNA에 기록됩니다. 그러나 정보는 단백질로 직접 번역되지 않습니다. 메신저 RNA 분자의 중간 단계가 필요합니다.

DNA에서 RNA 로의 언어 변환은 RNA 중합 효소에 의해 매개되며이 현상을 전사라고합니다. 이 과정은 DNA 복제와 유사합니다.

원핵 생물에서

원핵 생물은 정의 된 핵이없는 단세포 유기체입니다. 모든 원핵 생물 중에서 가장 많이 연구 된 유기체는 대장균입니다. 이 박테리아는 우리 미생물 군의 정상적인 거주자이며 유전 학자에게 이상적인 모델이었습니다.

RNA 중합 효소는이 유기체에서 처음 분리되었으며 대부분의 전사 연구는 E. coli에서 수행되었습니다. 이 박테리아의 단일 세포에서 최대 7000 개의 중합 효소 분자를 찾을 수 있습니다.

세 가지 유형의 RNA 중합 효소를 가진 진핵 생물과 달리 원핵 생물에서는 모든 유전자가 단일 유형의 중합 효소에 의해 처리됩니다.

진핵 생물에서

유전자 란?

진핵 생물은 막으로 구분 된 핵을 가지고 있고 다른 세포 기관을 가진 유기체입니다. 진핵 세포는 세 가지 유형의 핵 RNA 중합 효소가 특징이며 각 유형은 특정 유전자의 전사를 담당합니다.

"유전자"는 정의하기 쉬운 용어가 아닙니다. 일반적으로 우리는 최종적으로 단백질 "유전자"로 번역되는 모든 DNA 서열을 호출하는 데 익숙합니다. 앞의 진술은 사실이지만, 최종 산물이 RNA (단백질이 아님)이거나 발현 조절에 관여하는 유전자도 있습니다.

중합 효소에는 I, II 및 III으로 지정된 세 가지 유형이 있습니다. 그 기능은 다음과 같습니다.

RNA 중합 효소 II

단백질을 암호화하고 메신저 RNA를 포함하는 유전자는 RNA 중합 효소 II에 의해 전사됩니다. 단백질 합성과의 관련성으로 인해 연구자들이 가장 많이 연구 한 중합 효소였습니다.

전사 인자

이 효소는 스스로 전사 과정을 지시 할 수 없으며 전사 인자라고하는 단백질의 존재가 필요합니다. 두 가지 유형의 전사 인자를 구별 할 수 있습니다 : 일반 및 추가.

첫 번째 그룹은 중합 효소 II의 모든 프로모터의 전사에 관여하는 단백질을 포함합니다. 이것들은 전사의 기본 기계를 구성합니다.

시험 관내 시스템에서 RNA 중합 효소 II에 의한 전사 개시에 필수적인 5 가지 일반적인 요인이 특성화되었습니다. 이러한 프로모터는 "TATA 상자"라는 합의 시퀀스를 가지고 있습니다.

전사의 첫 번째 단계는 TFIID라는 인자를 TATA 상자에 결합하는 것입니다. 이 단백질은 특정 결합 상자를 포함하여 여러 하위 단위로 구성된 복합체입니다. 또한 TAF (TBP 관련 인자)라고하는 12 개의 펩타이드로 구성됩니다.

관련된 세 번째 요소는 TFIIF입니다. 중합 효소 II가 동원 된 후 TFIIE 및 TFIIH 인자가 전사 시작에 필요합니다.

RNA 중합 효소 I 및 III

리보솜 RNA는 리보솜의 구조적 요소입니다. 리보솜 RNA 외에도 리보솜은 단백질로 구성되어 메신저 RNA 분자를 단백질로 번역하는 역할을합니다.

전달 RNA는 또한이 번역 과정에 참여하여 형성되는 폴리펩티드 사슬에 통합 될 아미노산을 유도합니다.

이러한 RNA (리보솜 및 전달)는 RNA 중합 효소 I 및 III에 의해 전사됩니다. RNA 중합 효소 I은 28S, 28S 및 5.8S로 알려진 가장 큰 리보솜 RNA의 전사에 특이 적입니다. S는 침전 계수, 즉 원심 분리 과정 중 침전 속도를 나타냅니다.

RNA 중합 효소 III는 가장 작은 리보솜 RNA (5S)를 암호화하는 유전자의 전사를 담당합니다.

또한 작은 핵 RNA와 같은 일련의 작은 RNA (가장 잘 알려진 메신저, 리보솜 및 전달 RNA뿐만 아니라 여러 유형의 RNA가 있음을 기억하십시오)는 RNA 중합 효소 III에 의해 전사됩니다.

전사 인자

리보솜 유전자의 전사를 위해 독점적으로 예약 된 RNA 중합 효소 I은 그 활성을 위해 몇 가지 전사 인자가 필요합니다. 리보솜 RNA를 인코딩하는 유전자는 전사 시작 부위에서 "상류"에 약 150 개의 염기쌍에 위치한 프로모터를 가지고 있습니다.

프로모터는 UBF 및 SL1의 두 가지 전사 인자에 의해 인식됩니다. 이들은 프로모터에 협력 적으로 결합하고 중합 효소 I를 동원하여 개시 복합체를 형성합니다.

이러한 요소는 여러 단백질 소단위로 구성됩니다. 유사하게, TBP는 진핵 생물의 3 가지 중합 효소 모두에 대해 공유 된 전사 인자 인 것으로 보입니다.

RNA 중합 효소 III의 경우 전사 인자 TFIIIA, TFIIIB 및 TFIIIC가 확인되었습니다. 이들은 전사 복합체에 순차적으로 결합합니다.

세포 기관의 RNA 중합 효소

진핵 생물의 두드러진 특징 중 하나는 세포 기관이라고하는 세포 하 구획입니다. 미토콘드리아와 엽록체에는 박테리아에서이 효소를 연상시키는 별도의 RNA 중합 효소가 있습니다. 이 중합 효소는 활성화되어 있으며이 세포 기관에서 발견되는 DNA를 전사합니다.

내 공생 이론에 따르면 진핵 생물은 하나의 박테리아가 더 작은 박테리아를 삼키는 공생 이벤트에서 비롯됩니다. 이 관련 진화 적 사실은 미토콘드리아의 중합 효소와 박테리아의 중합 효소 사이의 유사성을 설명합니다.

Archaea에서

박테리아에서와 마찬가지로 고세균에는 단세포 유기체의 모든 유전자의 전사를 담당하는 단 한 가지 유형의 중합 효소가 있습니다.

그러나 고세균의 RNA 중합 효소는 진핵 생물의 중합 효소 구조와 매우 유사합니다. 그들은 특히 TATA 상자 및 전사 인자, TBP 및 TFIIB를 제시합니다.

일반적으로 진핵 생물의 전사 과정은 고세균에서 발견되는 것과 매우 유사합니다.

DNA 중합 효소와의 차이점

DNA 복제는 DNA 중합 효소라는 효소 복합체에 의해 조정됩니다. 이 효소는 종종 RNA 중합 효소와 비교되지만 (둘 다 5 '에서 3'방향으로 뉴클레오타이드 사슬의 중합을 촉매합니다) 여러 측면에서 다릅니다.

DNA 중합 효소는 분자의 복제를 시작하기 위해 프라이머 또는 프라이머라고하는 짧은 뉴클레오티드 단편이 필요합니다. RNA 중합 효소는 새로운 합성을 시작할 수 있으며 활성을위한 프라이머가 필요하지 않습니다.

DNA 중합 효소는 염색체를 따라 다양한 부위에 결합 할 수있는 반면 중합 효소는 유전자 프로모터에만 결합합니다.

효소의 교정 메커니즘에 관해서는 DNA 중합 효소의 메커니즘이 훨씬 더 잘 알려져 있으며, 실수로 중합 된 잘못된 뉴클레오티드를 수정할 수 있습니다.

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