RNT polimeraza

RNT polimeraza — Molekulyar biologiyada RNT polimeraza (RNAP və ya RNApol kimi qısaldılmış və rəsmi olaraq DNT hədəfli (asılı) RNT polimeraz) RNT-ni bir DNT matrisindən sintez edən bir fermentdir^[1] . Enzim helikazdan istifadə edərək, RNAP lokal olaraq cüt zolaqlı DNT-ni açır ki, məruz qalan nükleotidlərin bir zolağı RNT sintezi üçün şablon olaraq istifadə oluna bilər, bu proses transkripsiyadır.^[2] Transkripsiya faktoru və onunla əlaqəli transkripsiyası vasitəçi kompleksi, RNAP bu vəziyyətdə DNT-nin açılmasını başlamazdan əvvəl promoter bölgəsi adlanan bir DNT bağlanma sahəsinə əlavə edilməlidir.^[3] RNAP, yalnız RNT transkripsiyasını başlatmaz, eyni zamanda nükleotidləri mövqeyə yönəldir, bağlanma və uzanmağı asanlaşdırır, daxili korreksiya və əvəzetmə qabiliyyətinə və sonlandırma tanıma qabiliyyətinə malikdir. Prokariotlarda RNAP, 2,4 milyon nükleotid olduğu müddətdə zəncirlər qura bilər.^[4]

RNAP, funksional olaraq ya bir zülalı kodlaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş RNA istehsal edir, yəni Messenger RNA (mRNA); və ya kodlaşdırma ("RNT genləri" deyilir). Ən az dörd funksional RNT geni vardır:^[5]

• Transfer RNT (tRNT) — xüsusi amin turşularını tərcümə zamanı zülal sintezinin ribosomal yerində böyüyən polipeptid zəncirlərinə köçürür.
• Ribosomal RNT (r-RNT) — ribosomlara daxil edilmişdir;
• mikro RNT (miRNA) — gen fəaliyyətini tənzimləyir;
• katalitik RNT (ribozim) — fermentatik cəhətdən aktiv bir RNT molekulu kimi fəaliyyət göstərir.^[6]

2006-cı ildə Kimya üzrə Nobel Mükafatı, transkripsiya prosesinin müxtəlif mərhələlərində RNT polimerazın detallı molekulyar şəkillərinin yaradılmasına görə Roger D. Kornbergə verildi. Bütün RNAP, metal kofaktorları, xüsusən də transkripsiya prosesinə kömək edən sink və maqnezium kationlarını ehtiva edir.^[7]

Gen transkripsiyası prosesinə nəzarət, gen ekspression nümunələrini təsir edir və beləliklə hüceyrənin dəyişən bir mühitə uyğunlaşmasına, bədəndəki xüsusi rolları yerinə yetirməsinə və yaşamaq üçün lazım olan əsas metabolik prosesləri davam etdirməsinə imkan verir. Bu səbəbdən RNAP fəaliyyətinin uzunmüddətli, mürəkkəb və ciddi şəkildə tənzimlənməsi təəccüblü deyil. Escherichia coli bakteriyalarında RNAP aktivliyini dəyişdirən 100-dən çox transkripsiya faktoru müəyyən edilmişdir^[8] . RNAP, promotorlar olaraq bilinən xüsusi DNT ardıcıllığında transkripsiyaya başlaya bilər. Daha sonra şablon DNT zolağını tamamlayan bir RNT zolağı meydana gətirir. Nükleotidlərin bir RNT zolağına əlavə edilməsi prosesi uzanma olaraq bilinir; eukaryotlarda RNAP 2.4 milyon nukleotid uzunluğuna qədər zəncirlər qura bilər (distrofin geninin bütün uzunluğu). RNAP, RNA transkriptini terminator olaraq bilinən genlərin uclarında kodlanmış müəyyən DNT ardıcıllığında buraxacaq.^[9]

RNAP məhsullarına aşağıdakılar daxildir:

• Məlumat RNT (mRNA) zülalların ribozomlarla sintezi üçün bir şablondur.
• Kodlaşdırmayan RNT və ya "RNT genləri" zülala çevrilməyən RNT-ni kodlayan geniş bir gen növüdür. RNT genlərinin ən görkəmli nümunələri, hər ikisi də tərcümədə iştirak edən nəqliyyat RNT (t-RNT) və ribosomal RNT (r-RNT). Bununla birlikdə, 1990-cı illərin sonlarından bəri bir çox yeni RNT geni kəşf edilmişdir və bu səbəbdən RNT genləri əvvəl düşünüləndən daha əhəmiyyətli bir rol oynaya bilər.^[10]
• Transfer RNT (tRNA) — xüsusi amin turşularını tərcümə zamanı zülal sintezinin ribosomal yerində böyüyən polipeptid zəncirlərinə köçürür.
• Ribosomal RNT (rRNA) ribosomların bir hissəsidir.
• Mikro RNT — gen fəaliyyətini tənzimləyir.
• Katalitik RNT (ribozim) fermentativ olaraq aktiv olan RNT molekuludur.^[11]

Bakteriyalarda RNT polimerazın bağlanmasına −35 və −10 elementləri olan (köçürülən ardıcıllığın başlanğıcından əvvəl) elementləri olan nüvə promotorunun bölgəsini tanıyan sigma faktoru, həmçinin bəzi promotorlarda C-terminal domeni daxildir. Hər biri dəyişdirilə bilən bir neçə sigma faktoru var ki, bunların hər biri müəyyən bir təbliğatçı dəstini tanıyır^[12] . Məsələn, E. coli-də σ70 normal şərtlərdə ifadə olunur və normal şəraitdə tələb olunan genlərin təbliğçilərini ("ev işləyən genlər") tanıyır, σ32 yüksək temperaturda tələb olunan genlərin təbliğçilərini ("istilik şoku genləri") tanıyır.^[13]

DNT və RNT polimerazlarının şablondan asılı nükleotid polimerləşməsini həyata keçirdiyini nəzərə alsaq, iki növ fermentin struktur cəhətdən əlaqəli olmasını gözləmək olar.^[14] Bununla birlikdə, hər iki növ fermentin rentgen difraksiyası tədqiqatları göstərir ki, onların katalitik mərkəzində kritik bir Mg^{2 +} ionu olması istisna olmaqla, bir-biri ilə praktik olaraq əlaqəsizdirlər; həqiqətən, matrisə bağlı nükleotid polimerləşmə fermentlərinin hüceyrələrin erkən təkamülü əsnasında müstəqil olaraq iki dəfə meydana gəldiyi görünür.^[15]

Bakteriyalarda eyni ferment mRNT və kodlaşdırmayan RNT (ncRNT) sintezini kataliz edir.^[16] RNTP böyük bir molekuldur. Əsas ferment beş alt hissədən ibarətdir.^[17] Promotorları bağlamaq üçün RNTP nüvəsi, RNT polimeraz holoenzimini yaratmaq üçün transkripsiyanın başlanması sigma faktoru (σ) ilə birləşir.^[18] Sigma, RNAP-ın spesifik olmayan DNT-yə yaxınlığını azaldır və eyni zamanda promotorlar üçün spesifikliyi artırır, bu da transkripsiyanın düzgün yerlərdə başlamasına imkan verir. Beləliklə, tam holoenzim 6 alt hissədən ibarətdir: β'βα^Ivə α^IIωσ (~ 450 kDa).^[19]

Eukariotların hər biri müəyyən bir RNT alt hissəsinin sintezindən məsul olan bir neçə nüvə RNTP növünə malikdir. Hamısı struktur və mexaniki olaraq bir-biri ilə və bakterial RNTP ilə əlaqəlidir: Eukariotik xloroplastlar bakterial RNTP-a çox oxşar RNTP ehtiva edir ("plastid kodlanmış polimeraz, PEP"). Nüvə genomunda kodlanmış sigma faktorlarından istifadə edirlər. Xloroplast ayrıca, struktur və mexaniki cəhətdən əlaqəsi olmayan, tək bir RNTP alt birliyini ("əsas kodlanmış polimeraz, NEP") ehtiva edir. Eukariotik mitoxondriyada nüvə tərəfindən kodlanmış tək subunitli RNTP olan POLRMT (insan) istifadə olunur.

Ortopoksviruslar və bəzi digər nukleositoplazmik böyük DNT virusları, virus kodlu çox növlü RNTP istifadə edərək RNT sintez edir. Bunlar ən çox eukaryotik RNTP-lara bənzəyir, bəzi alt bölmələr kiçildilmiş və ya xaric edilmişdir. Hansı RNTP-a daha çox bənzədikləri mübahisəlidir. RNT-ni sintez edən digər virusların əksəriyyəti əlaqəsiz bir mexanizmdən istifadə edirlər. Bir çox virus, eukriotik xloroplastların (RpoT) və mitoxondriyanın (POLRMT) tək subunit RNTP-ı ilə struktur və mexaniki olaraq əlaqəli olan tək subnit DNT-ya bağlı RNTP (ssRNTP) və daha çox məsafədə DNT polimerazlarına və əks transkriptazlarına istifadə edir. Bəlkə də ən çox öyrənilən bu tək subunit RNTP bakteriyofaq T7 RNA polimerazdır.

RNTP 1960-cı ildə Şarles Lav, Audrey Stevens və Gerard Hurvitz tərəfindən müstəqil olaraq kəşf edilmişdir. Bu zamana qədər 1959 Tibb Nobel Mükafatının yarısı, RNTP olduğu düşünülən şeyin kəşfinə görə Severo Ochoaya verildi, lakin bunun əvəzinə bir polinükleotid fosforilaz olduğu ortaya çıxdı.

RNT polimerazı aşağıdakı yollarla təcrid etmək olar:

• Fosfoselüloz sütununun istifadəsi.^[20]
• DNT sütununda.^[21]

• İon xromatoqrafiya sütununun istifadəsi.

Həm də yuxarıda göstərilən üsulların birləşməsi.^[22]