Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
RNA polimerazlar (kısaca RNAP veya RNApol), bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir enzimidir, bir RNA molekülünün üç ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.
| DNA-yönlendirmeli RNA Polimeraz | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tanımlayıcılar | |||||||
| EC numarası | 2.7.7.6 | ||||||
| CAS numarası | 9014-24-8 | ||||||
| Veritabanları | |||||||
| IntEnz view | |||||||
| BRENDA entry | |||||||
| NiceZyme view | |||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||
| metabolic pathway | |||||||
| profile | |||||||
| PDB structures | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||
| AmiGO / EGO | |||||||
| |||||||
RNA polimerazlar iki ana kategoride gruplandırılırlar. Bakteri, ökaryot ve arkelerde bu enzim en az beş alt birimden oluşur. Bakteriyofaj, mitokondri ve kloroplastlardaki enzim ise tek alt birimden oluşur. Her gruptaki enzimlerin ortak özellikleri o gruptakilerin evrimsel olarak ilişkili olduklarına işaret eder.
Tarihçe
RNAP, ve tarafından, birbirlerinden bağımsız olarak 1960'ta keşfedilmiştir. Oysa, 1959 Nobel Tıp veya Fizyoloji Ödülü Severo Ochoa ve Arthur Kornberg'e RNA polimeraz zannettikleri enzimin keşfi için verilmiş ve sonrasında bunun ribonükleaz olduğu ortaya çıkmıştır. Bakteriyel RNA polimerazın üç boyutlu yapısı 1999'da, maya RNA polimeraz II enzimininki ise 2000'de çözülmüştür.
2006 Nobel Kimya ödülü Roger Kornberg'e, transkripsiyon sırasında RNA polimerazın ayrıntılı görüntülerini elde etmiş olmasından dolayı verilmiştir.
Transkripsiyon kontrolü
Gen transkripsiyonunun kontrolü gen ifadesini etki ederek hücrenin ortamına uyum sağlamasını, organizma içinde özelleşmiş işlevlerini yerine getirmesinin ve canlı kalmak için gerekli olan temel metabolik süreçleri sürdürmesini sağlar. Dolayısıyla, RNA polimerazın etkinliğinin hem karmaşık olması hem de sıkı bir sekilde düzenlenmesi gereklidir. Escherichia coli bakterisinde RNA polimeraza etki edebilen 100'den fazla faktör tanımlanmıştır.
RNA polimeraz, DNA üzerinde promotör olarak adlandırılan özel bölgelerden başlayarak transkripsiyonu başlatır. Kendisine şablon olarak kullandığı DNA zincirini bir RNA zinciri meydana getirir. RNA zincirine nükleotidler eklenme sürecine uzama (elongasyon) denir; ökaryotlarda RNA polimeraz 2,4 milyon nükleotit uzunluğunda ( geninin uzunluğu) zincirler oluşturabilir. Genin sonunda bulunan ve sonlayıcı (terminatör) olarak adlandırılan özel DNA dizgelerine gelince RNA polimeraz oluşturmuş olduğu RNA'yı salar.
RNA polimerazın ürünleri arasında aşağıdakiler bulunur:
- mesajcı RNA (mRNA)- ribozomlar tarafından protein sentezlenmesi için bir şablon işlevi görür.
- Kodlamayan RNA - Protein kodlamayan genlerin ürünleridir. Bunların en belirgin örneği taşıyıcı RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA)'dır, bunlar protein sentezinde görev alırlar. Ancak, 1990 sonlarında pek çok yeni tür RNA geni keşfedilmiştir. RNA genlerinin hücre biyolojisinde çok daha fazla rolleri olduğu artık bilinmektedir.
- Taşıyıcı RNA (tRNA), spesifik amino asitleri protein sentezi sırasında büyümekte olan polipeptide eklenmek üzere ribozoma getirirler.
- Ribozomal RNA (rRNA), ribozomların bir parçasıdır, peptid bağların oluşmasına katalizörlük yapar.
- Mikro RNA (miRNA), gen ifadesini düzenler.
- (ribozim), katalizör özellikli RNA molekülleridir.
Transkripsiyon kofaktörleri
RNAP'ye bağlanıp onun davranışı değiştirebilen, transkripsiyon faktörü (veya kofaktörü) olarak adlandırılan çeşitli proteinler vardır. Örneğin E.coli 'de greA ve greB proteinleri, RNA polimerazın büyümekte olan RNA zincirini koparma yeteneğini artırırlar. Bu sayede, hatalı bir baz eklenmesi yüzünden duraklamış olan bir RNA polimeraz kurtarılıp yeniden çalışır hale gelir. Bir diğer kofaktör olan Mfd, transkripsiyon eşlikli tamirde görev alır, bu süreç sırasında RNAP, DNA'daki bozuklukları fark edip DNA tamiri için gerekli olan enzimleri seferber eder. Diğer kofaktörlerin düzenleyici rolleri vardır, yani RNAP'nin bir geni ifade edip etmeyeceğini belirlerler.
Çalışma mekanizmasının ana hatları
Aşağıda ana hatlarıyla verilen bakteri RNA polimerazının çalışma mekanizması genel olarak RNA polimerazların nasıl çalıştığı hakkında fikir vermek amacıyla özetlenmiştir. Diğer RNA polimerazlarda bulunan ek yardımcı proteinler bu mekanizmanın bazı ayrıntılarının farklı olmasına neden olabilir. Dolayısıyla belli bir enzim hakkında spesifik bilgi edinmek için onun maddesine bakınız.
Bağlanma ve uzama
RNA polimerazın DNA'ya bağlanması için α altbiriminin RNA başlama noktasının yukarısında, -40 ila -70 konumları arasında bir DNA dizgesini tanıması, ayrıca sigma (σ) faktörünün de -10 ile -35 arasındaki bölgeye bağlanması gerekmektedir. Gen ifadesini düzenleyen çeşitli σ faktörleri vardır, bunlar belli gen sınıfları için özelleşmişlerdir. Örneğin σ70 normal şartlarda bulunur ve hücrenin normal çalışması için gerekli genlere RNA polimerazın bağlanmasını sağlar, buna karşın σ32 ilişkili genlere bağlanmayı sağlar.
RNA polimeraz DNA'ya bağlandıktan sonra bu protein-DNA kompleksi "kapalı"dan "açık" hale dönüşür. Bu değişim sonucunda yaklaşık 13 bazlık bir bölümde DNA iplikleri birbirlerinden ayrılırlar. Ribonükleotitler şablon DNA zinciriyle baz çiftleri oluştururlar, Watson-Crick baz eşleşmeleriyle.
Yanlış nükleotidin zincire katılması durumunda RNA polimeraz geri gidip hatalı nükleotit (ve ondan bir evvelkini) çıkarıp uzatmayı yeniden dener
Uzama
Transkripsiyon uzaması sırasında açık kompleks bir transkripsiyon kompleksine dönüşür ve yeni ribonükleotitler eklenir. RNA transkript oluşurken polimerazın önündeki DNA daha çok açılır ve 13 çift bazlık açık kompleks 17 çift bazlık bir transkripsiyon kompleksine dönüşür. Bu aşamada promotörün -10 ile -35 arasındaki bölgesinin şekli bozulur ve σ faktör RNA polimerazdan ayrışır. Bu sayede RNAP'nin kalan kısmı DNA üzerinde ilerleyebilir, çünkü daha evvel σ faktör polimerazı yerinde tutmaktaydı.
17 çb'lik transkripsiyon kompleksinin içinde 8 çb'lik bir DNA-RNA hibridi vardır, yani RNA transkriptinin 8 bazı DNA ipliğindeki bazlarlar eşlenmiştir. Transkripsiyon devam ettikçe RNA transkriptinin 3' ucuna ribonükleotitler eklenir ve RNAP kompleksi DNA üzerinde ilerler.
RNA'ya ribonükleotitlerin eklenme mekanziması DNA polimerizasyon mekanizmasına çok benzer, bu yüzden DNA ve RNA polimeraz enzimlerinin evrimsel olarak birbiriyle ilişkili olduğu tahmin edilir. RNAP'de aspartik asit kalıntıları Mg2+ iyonlarına bağlanırlar, bunlar da ribonükleotitlerin fosfatlarını koordine ederler. İlk Mg2+, eklenecek NTP'nin α-fosfatına bağlanır. Bu sayede RNA zincirindeki 3' OH grubundan nükleofilik bir saldırı mümkün olur ve zincire bir NTP daha eklenir. İkinci Mg2+ NTP'nin bağlanır. Toplam reaksiyon denklemi şöyledir: (NMP)n + NTP --> (NMP)n+1 + PPi
Sonlanma
E. coli RNA polimerazında transkripsiyonun sonlanması rho'ya bağımlı veya rho'dan bağımsız olmak üzere iki türlü olabilir. Rho'dan bağımsız sonlanmada DNA'daki palindromik bir bölgenin okunması sonucunda oluşan RNA kendi kendisiyle baz eşlemesi yaparak firkete gibi bir şekil alır. Bu firkete yapı G-C zenginidir, DNA-RNA hibridinden daha kararlıdır. Bunun sonucundan Transkripsiyon kompleksi içinde yer alan 8 çb'lık DNA-RNA hibridi 4 bazlık bir hibride dönüşür. Bu 4 baz-çift de zayıf bağlı A-U baz çiftleridir ve bu yüzden tüm RNA transkripti polimerazdan kopar.
RNA polimeraz türleri
Bakterilerde RNA polimeraz
Bakterilerde aynı enzim hem mRNA, hem rRNA hem de tRNA'yı sentezler.
RNA polimeraz göreli olarak büyük bir moleküldür. Toplam 400 kDA büyüklüğünde olan çekirdek enzim 5 altbirimden oluşur:
- α2: İki α altbirimi enzimi bir araya getirirler ve düzenleyici faktörlerle etkileşirler. Bu altbirimlerin karboksil uç bölgesi, promotöre bağlanır, amino uç bölgesi polimerazın geri kalan kısmına bağlanır.
- β: Polimeraz etkinliğine sahiptir, zincir başlatma ve uzatma dahil, RNA sentezini katalizler.
- β': DNA'ya özgül olmayan şekilde (non-spesifik olarak) bağlanır.
- ω: RNA polimerazın altbirimlerinin bir araya gelmesini sağlar. Denatüre olmuş RNA polimerazı tekrar çalışır hale getirir, koruyucu ve şaperon işlevine sahiptir.
Promotörlere bağlanabilmek için çekirdek enzimin sigma (σ) adında bir altbirime daha gereği vardır. Sigma faktörü RNA polimerazın (non-spesifik) DNA'ya affinitesini iyice azaltıp bazı promotör bölgelere olan spesifiteyi artırır. Tüm holoenzim dolayısıyla 6 altbirimden oluşur: α2ββ'σω (~480 kDa). RNAP'nin bir kenarında, β ve β' arasında, 55 Å (5.5 nm) uzunluğunda ve 25 Å (2.5 nm) çapında bir oluk vardır, bunun içine 20 Å (2 nm) çapındaki DNA rahatça oturur. 55 Å (5.5 nm) uzunluk, 16 nükleotide karşılık gelir.
RNA polimeraz çalışmadığı zamanlar DNA üzerinde düşük affiniteli yerlere bağlı olur, yani hücre içinde serbestçe dolaşmaz.
Ökaryotlarda RNA Polimeraz
Ökaryotlarda birkaç tip RNAP vardır, bunlar farklı RNA tipleri sentezler.
- RNA polimeraz I 45S pre-rRNAyı sentezlerler, bu olgunlaşıp ribozomda yer alan 28S, 18S ve 5,8S rRNA moleküllerini oluşturur.
- RNA polimeraz II, mRNA'ların öncüllerini ve çoğu snRNA ve mikroRNA'yı sentezler. Bu polimeraz üzerinde en fazla araştırmanın yapılmış olanıdır. Pek çok transkripsiyon faktörü onun promotörlere bağlanmasına etki eder.
- RNA polimeraz III, tRNA, 5S rRNA ve diğer bazı küçük RNA'ları sentezler.
Arkelerde RNA polimeraz
Arkelerde tek bir RNAP vardır, ökaryotlardaki üç polimeraza çok benzer. Bu yüzden arke polimerazının ökaryotlardaki özelleşmiş polimerazların atasına benzediği öne sürülmüştür.
Virüslerde RNA polimeraz
Çoğu virüs kendi RNA polimearazını kodlar. En çok çalışılmış viral RNAP, bakteriofaj T7'de bulunan T7 RNA polimerazdır. Çoğu viral polimerazın DNA polimerazdan evrimleşmiş olduğu ve yukarıda tarif edilen çok alt birimli ökaryotik polimerazlarla doğrudan ilişkilerinin olmadığı düşünülmektedir. Buna rağmen RNA zincirinin oluşmasının mekanizmasını ayrıntıları temelde yukarıda anlatılan çok altbirimli RNA polimerazlarınki gibidir.
Gruplandırma
RNA polimeraz etkinliğine sahip olan çeşitli enzimler yapısal olarak iki ana grup oluştururlar.
- Birinci grup RNA polimerazlar çok altbirimli olup, bakteri RNA polimerazı, ökaryotlardaki RNA polimeraz I, II ve III'ü, arke RNA polimerazı ve plastit DNA'sında geni bulunan kloroplast RNA polimerazını kapsar.
- İkinci gruptakiler ise tek bir altbirimden oluşurlar, bu grupta SP6, T3, T7 fajlarının RNA polimerazları ve çekirdek DNA'sında geni bulunan mitokondri ve kloroplast RNA polimerazları bulunur. Birinci gruba ait olan bakteri RNA polimerazının büyüklüğü 380 kDA iken, ikinci gruptaki polimerazların büyüklüğü 100 kDA civarındadır. Bu yüzden bu RNA polimerazların ortak bir atadan evrimleşmiş oldukları muhtemel sayılmaktadır.
Burada RNA polimeraz enzimleri hakkında genel bilgiler verilmektedir, belli RNA polimerazlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için ilgili maddelere bakınız.
Çok alt birimli RNA polimerazlar
Bakterilerdeki RNA polimeraz ile ökaryotların RNA polimeraz II'si çeşitli benzerlikler gösterirler:
| bakteri RNA polimerazı | β' | β | αI | αII | ω | |
| arke RNA polimerazı | A'/A | B | D | L | K | +6 diğer |
| ökaryotik RNA polimeraz I | RPA1 | RPA2 | RPC5 | RPC9 | RPB6 | +9 diğer |
| ökaryotik RNA polimeraz II | RPB1 | RPB2 | RPB3 | RPB11 | RPB6 | +7 diğer |
| ökaryotik RNA polimeraz III | RPC1 | RPC2 | RPC5 | RPC9 | RPB6 | +11 diğer |
Bu RNA polimerazların üç boyutlu yapıları karşılaştırıldığında bir yengeç kıskacına benzerler. Kıskacın ortasında DNA için uygun boyutta yaklaşık 25 A'lık bir aralık bulunur. Enzimin aktif merkezinde bulunan iyonu kıskacın tabanındadır, bakteri polimerazında β ve β' olarak adlandırılan altbirimler kıskaçları ve tabanın bir kısmını oluşturur. Birbirinin aynı olan αI ve αII altbirimleri kıskaçların dış kısımlarındadır, biri β, öbürü β' ile temas eder. ω altbirimi β' altbiriminin oluşturduğu kıskacın tabanında, DNA bağlanma aralıpından uzaktadır. Prokaryotik alt birimlerin her birinin üç boyutlu yapısı ile yukarıdaki tabloda ona karşılık gelen ökaryotik altbirimin üç boyutlu yapısı pek az bir farkla çakışır. Bu alt birimlerin birbirlerine göre olan konumları da prokaryotik ve ökaryotik enzimde ufak açı farklılıkları ile çakışır. Bu benzerliklerin yanı sıra aşağıdaki benzerlikler de vardır:
- Her iki enzimin aktif merkezi aynı yerde (kıskacı tabanında) yer alır ve içinde bir Mg2+ barındırır.
- Her iki enzimde de RNA'nın çıkması için benzer boyutlarda, konumda ve yapıda bir kanal vardır.
- Her iki enzimde de RNA'ya eklenecek nükleotidin içeri girmesi için benzer boyutlarda, konumda ve yapıda bir kanal vardır.
- Her iki enzimin de aktivasyon faktörleri tarafından etkinleştirildiği eşdeğer konumlu bir bölge vardır.
- Transkripsiyon mekanzimasında da benzerlikler vardır. Her iki polimeraz da DNA'ya bağlanınca 14 baz çiftlik bir bölgenin açılmasına neden olur. Uzayan RNA 9-11 baz uzunluğa varınca RNA polimeraz promotörden ve başlama faktörlerinden kopup DNA üzerinde ilerlemeye başlar.
Tek alt birimli RNA polimerazlar
Tek alt birimli RNA polimerazları DNA polimerazlarina ve ters transkriptaz enzimlerine benzerler. Tek alt birimli RNA polimerazların mekanizmaları faklılık gösterir. Başlama kompleksinde RNA-DNA hibridinin uzunluğu sadece iki-üç nükleotittir, bu çok alt birimli RNA polimerazlardan oldukça farklıdır. Ancak uzama aşamasında RNA-DNA hibridinin boyu E. coli polimerazındaki gibi 8-9 nükleotit uzunluktadır. Mitokondri RNA polimeraz, T3 ve T7 RNA polimerazdan farklı olarak, bakteriyel sigma faktörüne benzer bir yardımcı proteinle kompleksleşip daha sonra DNA'ya bağlanır.
Tek protein birimli RNA polimerazlar DNA polimeraz ile aynı yapısal özelliklere sahip oldukları için "DNA/RNA polimerazları" adlı protein familyasında yer alırlar. Bu familyadaki diğer proteinler 1) DNA polimeraz I, 2) hata baypas DNA polimeraz katalitik bölgesi, 3) ters transkriptaz, 4) T7 RNA polimeraz, 5) RNA-bağımlı RNA polimeraz ve 6) çift iplikli RNA faj RNA-bağımlı RNA polimeraz.
Mitokondri ve kloroplastların RNA polimerazları da bu familyaya aittir.
Kaynakça
- ^ Zhang, G. Campbell, E., Minakhin L., Richter, C., Severinov, K., & Darst, S. (1999) Crystall structure of Thermus aquaticus core RNA polymerase at 3.3 A resolution. Cell, 98, 811-824. (İngilizce)
- ^ Cramer P, Bushnell DA, Fu J, Gnatt AL, Maier-Davis B, Thompson NE, Burgess RR, Edwards AM, David PR, Kornberg RD.(2000) Architecture of RNA polymerase II and implications for the transcription mechanism. Science. 288,640-9. (İngilizce)
- ^ Zenkin et al., (2006) Science 28 July 2006
- ^ Ebright, R (2000) RNA Polymerase: Structural Similarities Between Bacterial RNA Polymerase and Eukaryotic RNA Polymerase II. Journal of Molecular Biology 304, 687-698
- ^ Ebright, R.H. (2000) Journal of Molecular Biology 304, 687-698 doi:10.1006/jmbi.2000.4309 PMID 11124018
- ^ Jeruzalmi D. & Steitz T. (1998) Structure of T7 RNA polymerase complexed to the transcriptional inhibitor T7 lysozyme The EMBO Journal (1998) 17, 4101–4113, doi:10.1093/emboj/17.14.4101 [1] 25 Aralık 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- ^ Mangus DA, Jang SH, Jaehning JA. Release of the yeast mitochondrial RNA polymerase specificity factor from transcription complexes. J Biol Chem. 1994 Oct 21;269(42):26568-74.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
RNA polimerazlar kisaca RNAP veya RNApol bir DNA veya RNA molekulundeki bilgiyi RNA molekulu olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir Bir gende yer alan bilginin RNA molekulu olarak kopyalanma islemi transkripsiyon olarak adlandirilir Hucrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasini saglar RNA polimeraz enzimleri tum canlilarda ve cogu viruste bulunur Kimyasal bir deyisle RNAP bir enzimidir bir RNA molekulunun uc ucunda ribonukleotitlerin polimerlesmesini saglar DNA yonlendirmeli RNA PolimerazTanimlayicilarEC numarasi 2 7 7 6CAS numarasi 9014 24 8VeritabanlariIntEnz viewBRENDA entryNiceZyme viewKEGG KEGG entrymetabolic pathwayprofilePDB structures RCSB PDB PDBj PDBe PDBsumAmiGO EGOAraPMC articlesPubMed articles RNA polimerazlar iki ana kategoride gruplandirilirlar Bakteri okaryot ve arkelerde bu enzim en az bes alt birimden olusur Bakteriyofaj mitokondri ve kloroplastlardaki enzim ise tek alt birimden olusur Her gruptaki enzimlerin ortak ozellikleri o gruptakilerin evrimsel olarak iliskili olduklarina isaret eder TarihceRNAP ve tarafindan birbirlerinden bagimsiz olarak 1960 ta kesfedilmistir Oysa 1959 Nobel Tip veya Fizyoloji Odulu Severo Ochoa ve Arthur Kornberg e RNA polimeraz zannettikleri enzimin kesfi icin verilmis ve sonrasinda bunun ribonukleaz oldugu ortaya cikmistir Bakteriyel RNA polimerazin uc boyutlu yapisi 1999 da maya RNA polimeraz II enzimininki ise 2000 de cozulmustur 2006 Nobel Kimya odulu Roger Kornberg e transkripsiyon sirasinda RNA polimerazin ayrintili goruntulerini elde etmis olmasindan dolayi verilmistir Transkripsiyon kontroluGen transkripsiyonunun kontrolu gen ifadesini etki ederek hucrenin ortamina uyum saglamasini organizma icinde ozellesmis islevlerini yerine getirmesinin ve canli kalmak icin gerekli olan temel metabolik surecleri surdurmesini saglar Dolayisiyla RNA polimerazin etkinliginin hem karmasik olmasi hem de siki bir sekilde duzenlenmesi gereklidir Escherichia coli bakterisinde RNA polimeraza etki edebilen 100 den fazla faktor tanimlanmistir RNA polimeraz DNA uzerinde promotor olarak adlandirilan ozel bolgelerden baslayarak transkripsiyonu baslatir Kendisine sablon olarak kullandigi DNA zincirini bir RNA zinciri meydana getirir RNA zincirine nukleotidler eklenme surecine uzama elongasyon denir okaryotlarda RNA polimeraz 2 4 milyon nukleotit uzunlugunda geninin uzunlugu zincirler olusturabilir Genin sonunda bulunan ve sonlayici terminator olarak adlandirilan ozel DNA dizgelerine gelince RNA polimeraz olusturmus oldugu RNA yi salar RNA polimerazin urunleri arasinda asagidakiler bulunur mesajci RNA mRNA ribozomlar tarafindan protein sentezlenmesi icin bir sablon islevi gorur Kodlamayan RNA Protein kodlamayan genlerin urunleridir Bunlarin en belirgin ornegi tasiyici RNA tRNA ve ribozomal RNA rRNA dir bunlar protein sentezinde gorev alirlar Ancak 1990 sonlarinda pek cok yeni tur RNA geni kesfedilmistir RNA genlerinin hucre biyolojisinde cok daha fazla rolleri oldugu artik bilinmektedir Tasiyici RNA tRNA spesifik amino asitleri protein sentezi sirasinda buyumekte olan polipeptide eklenmek uzere ribozoma getirirler Ribozomal RNA rRNA ribozomlarin bir parcasidir peptid baglarin olusmasina katalizorluk yapar Mikro RNA miRNA gen ifadesini duzenler ribozim katalizor ozellikli RNA molekulleridir Transkripsiyon kofaktorleri RNAP ye baglanip onun davranisi degistirebilen transkripsiyon faktoru veya kofaktoru olarak adlandirilan cesitli proteinler vardir Ornegin E coli de greA ve greB proteinleri RNA polimerazin buyumekte olan RNA zincirini koparma yetenegini artirirlar Bu sayede hatali bir baz eklenmesi yuzunden duraklamis olan bir RNA polimeraz kurtarilip yeniden calisir hale gelir Bir diger kofaktor olan Mfd transkripsiyon eslikli tamirde gorev alir bu surec sirasinda RNAP DNA daki bozukluklari fark edip DNA tamiri icin gerekli olan enzimleri seferber eder Diger kofaktorlerin duzenleyici rolleri vardir yani RNAP nin bir geni ifade edip etmeyecegini belirlerler Calisma mekanizmasinin ana hatlariAsagida ana hatlariyla verilen bakteri RNA polimerazinin calisma mekanizmasi genel olarak RNA polimerazlarin nasil calistigi hakkinda fikir vermek amaciyla ozetlenmistir Diger RNA polimerazlarda bulunan ek yardimci proteinler bu mekanizmanin bazi ayrintilarinin farkli olmasina neden olabilir Dolayisiyla belli bir enzim hakkinda spesifik bilgi edinmek icin onun maddesine bakiniz Baglanma ve uzama RNA polimerazin DNA ya baglanmasi icin a altbiriminin RNA baslama noktasinin yukarisinda 40 ila 70 konumlari arasinda bir DNA dizgesini tanimasi ayrica sigma s faktorunun de 10 ile 35 arasindaki bolgeye baglanmasi gerekmektedir Gen ifadesini duzenleyen cesitli s faktorleri vardir bunlar belli gen siniflari icin ozellesmislerdir Ornegin s70 normal sartlarda bulunur ve hucrenin normal calismasi icin gerekli genlere RNA polimerazin baglanmasini saglar buna karsin s32 iliskili genlere baglanmayi saglar RNA polimeraz DNA ya baglandiktan sonra bu protein DNA kompleksi kapali dan acik hale donusur Bu degisim sonucunda yaklasik 13 bazlik bir bolumde DNA iplikleri birbirlerinden ayrilirlar Ribonukleotitler sablon DNA zinciriyle baz ciftleri olustururlar Watson Crick baz eslesmeleriyle Yanlis nukleotidin zincire katilmasi durumunda RNA polimeraz geri gidip hatali nukleotit ve ondan bir evvelkini cikarip uzatmayi yeniden dener T aquaticus RNA polimerazi RNA zincirini uzatmasi sirasindaki sematik goruntusu RNA ve DNA nin aldigi sekiller daha belli olsun diye protein belli kisimlari saydamlastirilmistir Sari renkli gozterilen magnezyum iyonu enzimin aktif bolgesinde yer almaktadir Uzama Transkripsiyon uzamasi sirasinda acik kompleks bir transkripsiyon kompleksine donusur ve yeni ribonukleotitler eklenir RNA transkript olusurken polimerazin onundeki DNA daha cok acilir ve 13 cift bazlik acik kompleks 17 cift bazlik bir transkripsiyon kompleksine donusur Bu asamada promotorun 10 ile 35 arasindaki bolgesinin sekli bozulur ve s faktor RNA polimerazdan ayrisir Bu sayede RNAP nin kalan kismi DNA uzerinde ilerleyebilir cunku daha evvel s faktor polimerazi yerinde tutmaktaydi 17 cb lik transkripsiyon kompleksinin icinde 8 cb lik bir DNA RNA hibridi vardir yani RNA transkriptinin 8 bazi DNA ipligindeki bazlarlar eslenmistir Transkripsiyon devam ettikce RNA transkriptinin 3 ucuna ribonukleotitler eklenir ve RNAP kompleksi DNA uzerinde ilerler RNA ya ribonukleotitlerin eklenme mekanzimasi DNA polimerizasyon mekanizmasina cok benzer bu yuzden DNA ve RNA polimeraz enzimlerinin evrimsel olarak birbiriyle iliskili oldugu tahmin edilir RNAP de aspartik asit kalintilari Mg2 iyonlarina baglanirlar bunlar da ribonukleotitlerin fosfatlarini koordine ederler Ilk Mg2 eklenecek NTP nin a fosfatina baglanir Bu sayede RNA zincirindeki 3 OH grubundan nukleofilik bir saldiri mumkun olur ve zincire bir NTP daha eklenir Ikinci Mg2 NTP nin baglanir Toplam reaksiyon denklemi soyledir NMP n NTP gt NMP n 1 PPi Sonlanma E coli RNA polimerazinda transkripsiyonun sonlanmasi rho ya bagimli veya rho dan bagimsiz olmak uzere iki turlu olabilir Rho dan bagimsiz sonlanmada DNA daki palindromik bir bolgenin okunmasi sonucunda olusan RNA kendi kendisiyle baz eslemesi yaparak firkete gibi bir sekil alir Bu firkete yapi G C zenginidir DNA RNA hibridinden daha kararlidir Bunun sonucundan Transkripsiyon kompleksi icinde yer alan 8 cb lik DNA RNA hibridi 4 bazlik bir hibride donusur Bu 4 baz cift de zayif bagli A U baz ciftleridir ve bu yuzden tum RNA transkripti polimerazdan kopar RNA polimeraz turleriBakterilerde RNA polimeraz Bakterilerde ayni enzim hem mRNA hem rRNA hem de tRNA yi sentezler RNA polimeraz goreli olarak buyuk bir molekuldur Toplam 400 kDA buyuklugunde olan cekirdek enzim 5 altbirimden olusur a2 Iki a altbirimi enzimi bir araya getirirler ve duzenleyici faktorlerle etkilesirler Bu altbirimlerin karboksil uc bolgesi promotore baglanir amino uc bolgesi polimerazin geri kalan kismina baglanir b Polimeraz etkinligine sahiptir zincir baslatma ve uzatma dahil RNA sentezini katalizler b DNA ya ozgul olmayan sekilde non spesifik olarak baglanir w RNA polimerazin altbirimlerinin bir araya gelmesini saglar Denature olmus RNA polimerazi tekrar calisir hale getirir koruyucu ve saperon islevine sahiptir Promotorlere baglanabilmek icin cekirdek enzimin sigma s adinda bir altbirime daha geregi vardir Sigma faktoru RNA polimerazin non spesifik DNA ya affinitesini iyice azaltip bazi promotor bolgelere olan spesifiteyi artirir Tum holoenzim dolayisiyla 6 altbirimden olusur a2bb sw 480 kDa RNAP nin bir kenarinda b ve b arasinda 55 A 5 5 nm uzunlugunda ve 25 A 2 5 nm capinda bir oluk vardir bunun icine 20 A 2 nm capindaki DNA rahatca oturur 55 A 5 5 nm uzunluk 16 nukleotide karsilik gelir RNA polimeraz calismadigi zamanlar DNA uzerinde dusuk affiniteli yerlere bagli olur yani hucre icinde serbestce dolasmaz Okaryotlarda RNA Polimeraz Okaryotlarda birkac tip RNAP vardir bunlar farkli RNA tipleri sentezler RNA polimeraz I 45S pre rRNAyi sentezlerler bu olgunlasip ribozomda yer alan 28S 18S ve 5 8S rRNA molekullerini olusturur RNA polimeraz II mRNA larin oncullerini ve cogu snRNA ve mikroRNA yi sentezler Bu polimeraz uzerinde en fazla arastirmanin yapilmis olanidir Pek cok transkripsiyon faktoru onun promotorlere baglanmasina etki eder RNA polimeraz III tRNA 5S rRNA ve diger bazi kucuk RNA lari sentezler Arkelerde RNA polimeraz Arkelerde tek bir RNAP vardir okaryotlardaki uc polimeraza cok benzer Bu yuzden arke polimerazinin okaryotlardaki ozellesmis polimerazlarin atasina benzedigi one surulmustur Viruslerde RNA polimeraz Cogu virus kendi RNA polimearazini kodlar En cok calisilmis viral RNAP bakteriofaj T7 de bulunan T7 RNA polimerazdir Cogu viral polimerazin DNA polimerazdan evrimlesmis oldugu ve yukarida tarif edilen cok alt birimli okaryotik polimerazlarla dogrudan iliskilerinin olmadigi dusunulmektedir Buna ragmen RNA zincirinin olusmasinin mekanizmasini ayrintilari temelde yukarida anlatilan cok altbirimli RNA polimerazlarinki gibidir GruplandirmaRNA polimeraz etkinligine sahip olan cesitli enzimler yapisal olarak iki ana grup olustururlar Birinci grup RNA polimerazlar cok altbirimli olup bakteri RNA polimerazi okaryotlardaki RNA polimeraz I II ve III u arke RNA polimerazi ve plastit DNA sinda geni bulunan kloroplast RNA polimerazini kapsar Ikinci gruptakiler ise tek bir altbirimden olusurlar bu grupta SP6 T3 T7 fajlarinin RNA polimerazlari ve cekirdek DNA sinda geni bulunan mitokondri ve kloroplast RNA polimerazlari bulunur Birinci gruba ait olan bakteri RNA polimerazinin buyuklugu 380 kDA iken ikinci gruptaki polimerazlarin buyuklugu 100 kDA civarindadir Bu yuzden bu RNA polimerazlarin ortak bir atadan evrimlesmis olduklari muhtemel sayilmaktadir Burada RNA polimeraz enzimleri hakkinda genel bilgiler verilmektedir belli RNA polimerazlar hakkinda daha fazla bilgi edinmek icin ilgili maddelere bakiniz Cok alt birimli RNA polimerazlar Bakterilerdeki RNA polimeraz ile okaryotlarin RNA polimeraz II si cesitli benzerlikler gosterirler bakteri RNA polimerazi b b aI aII warke RNA polimerazi A A B D L K 6 digerokaryotik RNA polimeraz I RPA1 RPA2 RPC5 RPC9 RPB6 9 digerokaryotik RNA polimeraz II RPB1 RPB2 RPB3 RPB11 RPB6 7 digerokaryotik RNA polimeraz III RPC1 RPC2 RPC5 RPC9 RPB6 11 diger Bu RNA polimerazlarin uc boyutlu yapilari karsilastirildiginda bir yengec kiskacina benzerler Kiskacin ortasinda DNA icin uygun boyutta yaklasik 25 A lik bir aralik bulunur Enzimin aktif merkezinde bulunan iyonu kiskacin tabanindadir bakteri polimerazinda b ve b olarak adlandirilan altbirimler kiskaclari ve tabanin bir kismini olusturur Birbirinin ayni olan aI ve aII altbirimleri kiskaclarin dis kisimlarindadir biri b oburu b ile temas eder w altbirimi b altbiriminin olusturdugu kiskacin tabaninda DNA baglanma aralipindan uzaktadir Prokaryotik alt birimlerin her birinin uc boyutlu yapisi ile yukaridaki tabloda ona karsilik gelen okaryotik altbirimin uc boyutlu yapisi pek az bir farkla cakisir Bu alt birimlerin birbirlerine gore olan konumlari da prokaryotik ve okaryotik enzimde ufak aci farkliliklari ile cakisir Bu benzerliklerin yani sira asagidaki benzerlikler de vardir Her iki enzimin aktif merkezi ayni yerde kiskaci tabaninda yer alir ve icinde bir Mg2 barindirir Her iki enzimde de RNA nin cikmasi icin benzer boyutlarda konumda ve yapida bir kanal vardir Her iki enzimde de RNA ya eklenecek nukleotidin iceri girmesi icin benzer boyutlarda konumda ve yapida bir kanal vardir Her iki enzimin de aktivasyon faktorleri tarafindan etkinlestirildigi esdeger konumlu bir bolge vardir Transkripsiyon mekanzimasinda da benzerlikler vardir Her iki polimeraz da DNA ya baglaninca 14 baz ciftlik bir bolgenin acilmasina neden olur Uzayan RNA 9 11 baz uzunluga varinca RNA polimeraz promotorden ve baslama faktorlerinden kopup DNA uzerinde ilerlemeye baslar Tek alt birimli RNA polimerazlar DNA yi kirmizi ve mavi zincirler okuyarak bir mRNA yesil olusturmakta olan T7 RNA polymeraz sematik olarak mor renkli Resim PDB 1MSW6 Ocak 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde den elde edilmistir Tek alt birimli RNA polimerazlari DNA polimerazlarina ve ters transkriptaz enzimlerine benzerler Tek alt birimli RNA polimerazlarin mekanizmalari faklilik gosterir Baslama kompleksinde RNA DNA hibridinin uzunlugu sadece iki uc nukleotittir bu cok alt birimli RNA polimerazlardan oldukca farklidir Ancak uzama asamasinda RNA DNA hibridinin boyu E coli polimerazindaki gibi 8 9 nukleotit uzunluktadir Mitokondri RNA polimeraz T3 ve T7 RNA polimerazdan farkli olarak bakteriyel sigma faktorune benzer bir yardimci proteinle komplekslesip daha sonra DNA ya baglanir Tek protein birimli RNA polimerazlar DNA polimeraz ile ayni yapisal ozelliklere sahip olduklari icin DNA RNA polimerazlari adli protein familyasinda yer alirlar Bu familyadaki diger proteinler 1 DNA polimeraz I 2 hata baypas DNA polimeraz katalitik bolgesi 3 ters transkriptaz 4 T7 RNA polimeraz 5 RNA bagimli RNA polimeraz ve 6 cift iplikli RNA faj RNA bagimli RNA polimeraz Mitokondri ve kloroplastlarin RNA polimerazlari da bu familyaya aittir Kaynakca Zhang G Campbell E Minakhin L Richter C Severinov K amp Darst S 1999 Crystall structure of Thermus aquaticus core RNA polymerase at 3 3 A resolution Cell 98 811 824 Ingilizce Cramer P Bushnell DA Fu J Gnatt AL Maier Davis B Thompson NE Burgess RR Edwards AM David PR Kornberg RD 2000 Architecture of RNA polymerase II and implications for the transcription mechanism Science 288 640 9 Ingilizce Zenkin et al 2006 Science 28 July 2006 Ebright R 2000 RNA Polymerase Structural Similarities Between Bacterial RNA Polymerase and Eukaryotic RNA Polymerase II Journal of Molecular Biology 304 687 698 Ebright R H 2000 Journal of Molecular Biology 304 687 698 doi 10 1006 jmbi 2000 4309 PMID 11124018 Jeruzalmi D amp Steitz T 1998 Structure of T7 RNA polymerase complexed to the transcriptional inhibitor T7 lysozyme The EMBO Journal 1998 17 4101 4113 doi 10 1093 emboj 17 14 4101 1 25 Aralik 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde Mangus DA Jang SH Jaehning JA Release of the yeast mitochondrial RNA polymerase specificity factor from transcription complexes J Biol Chem 1994 Oct 21 269 42 26568 74