RNA פולימראז

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

RNA פולימראז (באנגלית: RNA polymerase, בקיצור: RNAP או RNApol) הוא אנזים המבצע את תהליך השעתוק בכל תאיהם של הייצורים החיים.

האנזים מזרז את יצירתה של מולקולת RNA לפי המידע המצוי במולקולת תבנית של DNA. תהליך השעתוק מהווה את שלב הביניים המקשר בין תבנית ה-DNA ובין החלבונים הבונים את התא.

RNA פולימראז התגלה בנפרד על ידי שני חוקרים, סם וייס וג'ררד הורביץ, בשנת 1960.

[עריכה] RNA פולימראז בתאים פרוקריוטיים

בתאים פרוקריוטיים (חיידקים) ידוע סוג אחד של RNA פולימראז אשר אחראי לסינתזה של כל שלושת סוגי ה-RNA: שליח (mRNA), מעביר (tRNA), וריבוזומלי (rRNA).

בחיידקי Escherichia coli הפולימראז הוא מולקולה ענקית במשקל 449 קילודלטון. לב הפולימראז ("אנזים הליבה") בנוי מ-4 תת-יחידות: שתי תת-יחידות α (אלפא), אחת β (בתא) ואחת 'β. האנזים השלם (ההולואנזים) כולל יחידה נוספת: σ (סיגמא), הקרויה לעתים "גורם סיגמא".

ליבת האנזים לבדה מסוגלת לבנות גדיל RNA לפי תבנית ה-DNA. למרות זאת, גורם הסיגמא חיוני לשעתוק מוצלח, שכן הוא מסייע לאנזים להיקשר ל-DNA בתחילתם של גנים. אודות לכך לא מתבצעים שעתוקים אקראיים לכל אורך הגנום אלא רק מתחילת ועד סופם של הגנים. ההולואנזים (אנזים הליבה וגורם הסיגמא) נצמדים לפני השעתוק לאזור המצוי לפני תחילת הגן והקרוי קדם. כל הקדמים בתאים פרוקריוטיים מכילים רצפים מסוימים של נוקלאוטידים, אותם מסוגל גורם הסיגמא לזהות.

אנזימי RNA פולימראז נקשרים למקומות אקראיים ב-DNA בכל העת. לאחר קשירתם הם משוטטים לאורך גדיל ה-DNA עד שהם מגיעים לקדם, אזי הם נעצרים ומתחילים את השעתוק. לאחר שעתוק של כעשרה בסיסים ניתק גורם הסיגמא מהאנזים והמשך השעתוק מתבצע בלעדיו. בתחילת השעתוק נפרמת המולקולה הדו-גדילית של ה-DNA. בקדם קיים רצף קטן המכיל תימין ואדנין בלבד; הרצף קרוי קופסת TATA. תימין נקשר לאדנין בשני קשרי מימן בלבד (לעומת שלושה קשרי מימן בין גואנין וציטוזין), כך שקופסת ה-TATA מאפשרת פרימה קלה יחסית של ה-DNA, תוך השקעה מינימלית של אנרגיה. פעילות פרימת ה-DNA קרויה הליקאז (Helicase), ו-RNA פולימראז מסוגל לה לבדו; האנזים DNA פולימראז, לעומת זאת, המבצע את תהליך שכפול ה-DNA, אינו מכיל פעילות הליקאז והוא נדרש להליקאז חיצוני.

בלב מערך השעתוק קיימת תעלה באורך 55Å (אנגסטרם) ובקוטר 25Å; תעלה זו מותאמת להכיל את הגדיל הנוצר (קוטר ה-DNA הדו-גדילי הוא 25Å). התעלה מסוגלת להכיל לאורכה 16 נוקלאוטידים.

בתא ממוצע של E. coli קיימות כ-3,000 מולקולות RNA פולימראז. כמחצית מהן עסוקות בשעתוק פעיל בכל רגע נתון; כרבע קשורות לקדמים ועומדות להתחיל בשעתוק; וכרבע משוטטות על גבי ה-DNA בחפשן אחר קדמים. רק כאחוז בודד ממולקולות ה-RNA פולימראז מרחפות בציטופלזמה.

[עריכה] RNA פולימראז בתאים איקריוטיים

בתאים איקריוטיים קיימים מספר אנזימים שונים הקרויים RNA פולימראז:

• RNA פולימראז I מסנתז rRNA.
• RNA פולימראז II מסנתז mRNA. זהו הפולימראז הנחקר ביותר, שרבים מגורמי השעתוק הקשורים אליו ידועים.
• RNA פולימראז III מסנתז tRNA, סוגים נוספים של rRNA ומולקולות RNA קטנות נוספות.

בנוסף קיימים סוגים נוספים של RNA פולימראז במיטוכונדריה ובכלורופלסטים.