A RNA polimerase é encontrada em todos os seres vivos e desempenha um papel importante na transcrição da biossíntese de proteínas. Neste artigo, você aprenderá tudo o que precisa saber sobre a enzima.
As RNA polimerases são enzimas que catalisam a síntese de moléculas de ácido ribonucleico (RNA) no DNA ou no RNA por transcrição .
RNA polimerase simplesmente explicada
Uma RNA polimerase (RNAP para abreviar) é uma enzima responsável pela produção de um ácido ribonucleico ( RNA ) a partir de seus componentes individuais – os nucleotídeos 
. Para isso, a RNA polimerase precisa de um molde de cópia na forma de DNA (= RNA polimerase dependente de DNA) ou RNA (= RNA polimerase dependente de RNA).
É como uma máquina copiadora que pode ler o respectivo material genético e traduzi-lo em ácidos ribonucleicos.
A RNA polimerase dependente de DNA desempenha um papel importante na biossíntese de proteínas , especialmente durante a transcrição . O mRNA resultante (RNA mensageiro) contém a informação para a produção de proteínas, que é vital para todos os organismos.
Definição de RNA Polimerase
Uma RNA polimerase é uma enzima que dirige a formação de um RNA a partir de um molde de RNA ou DNA.
Nos procariontes, existe apenas uma forma de RNA polimerase.
Existem três formas de RNA polimerase em eucariotos:
- RNA polimerase I, que catalisa a formação de rRNA como pré-rRNA (45S é processado para 18S; 5.8S; 28S) e alguns snRNAs (pequeno RNA nuclear) no nucléolo,
- RNA polimerase II, que catalisa a formação da maior parte do mRNA , e
- RNA polimerase III, que catalisa a formação de tRNA , 7SL RNA e 5S rRNA.
Estas RNA polimerases são dependentes de DNA.
As RNA polimerases II e III são inibidas pela alfa- amanitina .
As RNA polimerases são muito complexas. Dez cadeias polipeptídicas diferentes com massas moleculares entre 7.700 e 140.000 daltons , magnésio , zinco e duas cadeias de DNA estão envolvidas na levedura. No total, esta RNA polimerase consiste em mais de 28.000 átomos.
As RNA polimerases têm um mecanismo simples de detecção de erros: se um nucleotídeo de RNA inapropriado se liga a uma base do DNA, a RNA polimerase permanece por mais tempo na posição correspondente do DNA. Isso aumenta a probabilidade de que o nucleotídeo de RNA errado seja removido do DNA novamente. No geral, esse mecanismo atinge uma precisão de um erro por 10.000 pares de bases. Isso corresponde a aproximadamente um erro por molécula de RNA sintetizada. A síntese de RNA ocorre na direção 5′ – 3′.
A extremidade 5′ do mRNA corresponde assim à extremidade N-terminal da proteína recém-formada durante a tradução. O mesmo se aplica à extremidade 3′ e à extremidade C. Assim, a sequência de DNA original é traduzida da direção 3′ para a direção 5′ na proteína (N-terminal -> C-terminal).
As RNA polimerases não requerem um primer . Em E. coli, a fita de RNA é aumentada pela RNA polimerase a uma taxa de cerca de 50 nucleotídeos por segundo (17 nm/s).
No outono de 2006, o químico americano Roger D. Kornberg, da Universidade de Stanford, recebeu o Prêmio Nobel de Química por elucidar o mecanismo de transcrição (transformação de DNA em RNA) usando RNA polimerase .
montagem de RNA polimerase
A RNA polimerase é uma proteína enzimática composta por várias cadeias polipeptídicas . Ele é dividido em várias subunidades , cada uma com o nome de letras gregas (α, β, etc.). Cada subunidade assume tarefas especiais, como fazer as ligações entre os blocos de construção de RNA individuais ou reconhecer o sinal de início quando a cópia pode começar.
As RNA polimerases diferem dependendo de sua forma e ocorrência. Em geral, no entanto, você pode lembrar que as polimerases eucarióticas são geralmente maiores e mais complexas do que as dos procariontes.
Sua estrutura costuma ser semelhante à de uma mão direita, que então “agarra” o respectivo material genético.
Polimerização de RNA
A função central das RNA polimerases é a polimerização do RNA. A polimerização pode geralmente ser entendida como significando que os blocos de construção individuais (monômeros) se conectam para formar uma longa cadeia (polímero; “poli” = “muitos”). Aqui o polímero representa o RNA e os monômeros são os nucleotídeos .
As RNA polimerases usam uma única fita de DNA ou RNA como molde para esta ligação. As 4 bases contidas nos nucleotídeos sempre emparelham entre si apenas em uma certa combinação (= emparelhamento de bases complementares ). Como resultado, a RNA polimerase também “sabe” qual nucleotídeo deve ser adicionado em seguida.
Existem diferenças entre as várias polimerases quanto a quantos nucleotídeos podem ser ligados em uma peça antes de “cair” do DNA. Você também pode se referir a isso como processividade . Em alguns casos, várias centenas de bases de RNA podem ser ligadas de uma só vez.
As RNA polimerases só funcionam em uma direção, ou seja, da extremidade 5′ para a extremidade 3′. Além disso, eles têm um mecanismo simples para evitar erros ao copiar. No caso de uma incompatibilidade, ele simplesmente permanece mais tempo na posição de DNA correspondente, o que aumenta a probabilidade de que o bloco de construção errado “caia” novamente.
Espécies de RNA polimerase
Você pode dividir as RNA polimerases nos grupos de RNA polimerases dependentes de DNA, dependentes de RNA e independentes , dependendo de qual modelo (modelo) elas trabalham .
Vamos dar uma olhada nos respectivos tipos de polimerase:
RNA polimerases dependentes de DNA
Vamos começar com as RNA polimerases dependentes de DNA ( D NA -dependente R NA – polimerase ; DdRP ) . Quando o termo RNA polimerase é mencionado, geralmente você está lidando com uma polimerase dependente de DNA.
Eles são responsáveis por “copiar” a informação genética no DNA e produzir RNA a partir dele. Você chama o processo de transcrição (lat. transcribere = reescrever). Os “produtos” importantes são, então, por exemplo, mRNA (RNA mensageiro), tRNA (RNA de transferência) ou rRNA (RNA ribossômico)
A RNA polimerase dependente de DNA ocorre em todos os seres vivos, ou seja, procariontes e eucariontes . No entanto, cada um em uma forma e função diferentes.
Procarioto
Cada um dos procariontes tem apenas um tipo de RNA polimerase dependente de DNA, que é responsável pela produção de todos os RNAs de que precisam. A RNA polimerase do organismo modelo E. Coli é capaz de ligar cerca de 50 blocos de construção de RNA por segundo. Bem rápido né?
Eucariotos
Em eucariotos – ou seja, animais, plantas e fungos – existem várias RNA polimerases dependentes de DNA. Cada polimerase é responsável pela produção de diferentes RNAs. A especialização permite um trabalho direcionado e controlado com pouca suscetibilidade a erros.
Aqui queremos apresentar-lhe 3 polimerases importantes em organismos eucarióticos. Cada um deles é marcado com algarismos arábicos ou romanos.
- RNA Polimerase 1 (I)
- RNA Polimerase 2 (II)
- RNA Polimerase 3 (III)
Agora vamos dar uma olhada no que cada polimerase é responsável por:
A RNA polimerase 1 é responsável pela formação do chamado pré-rRNA no núcleo , ou seja, uma molécula precursora de rRNA . Faz parte dos ribossomos em nossas células.
A RNA polimerase II cria o pré-mRNA, que como mRNA finalizado fornece a produção de proteínas durante a biossíntese de proteínas. Também é responsável pela formação dos chamados snRNAs , que são responsáveis pela modificação do pré-mRNA.
Uma RNA polimerase III forma principalmente os tRNAs, que transportam os aminoácidos para os ribossomos para a produção de proteínas. Além disso, as polimerases produzem outro rRNA.
RNA polimerase dependente de RNA
Vamos continuar com as RNA polimerases dependentes de RNA ( engl . RNA- polimerase dependente de RNA ; RdRP ) . Eles são responsáveis por produzir um RNA complementar baseado em um molde de RNA. No entanto, eles não possuem uma função de correção, o que leva a uma alta taxa de erro. Eles são encontrados em eucariotos e alguns vírus (vírus de RNA).
Eucariotos
Em eucariotos, as RNA polimerases dependentes de RNA são responsáveis pela síntese dos chamados pequenos RNAs interferentes (siRNA) . Eles estão envolvidos no que é conhecido como interferência de RNA. Com isso, você pode entender um sistema de defesa contra RNA “estrangeiro” (por exemplo, no caso de um ataque de vírus).
Você pode aprender mais sobre esse processo em nosso artigo sobre interferência de RNA .
vírus
Os vírus de RNA , como os vírus corona, que contêm RNA como seu material genético, também requerem RNA polimerases dependentes de RNA. Estes são responsáveis por duplicar seu material genético no curso da reprodução.
A duplicação de um RNA é chamada de replicação de RNA , razão pela qual a RNA polimerase também é freqüentemente chamada de RNA replicase neste contexto .
RNA polimerases independentes
As RNA polimerases independentes, por outro lado, funcionam sem um molde. Uma delas é a chamada poli(A) polimerase . Após a transcrição em células eucarióticas, é responsável por modificar o pré-mRNA e, assim, protegê-lo da degradação. Ela faz isso anexando a chamada cauda poli(A) (=muitos nucleotídeos de adenina) à extremidade 3′. Você se refere ao mecanismo como poliadenilação .
RNA polimerase e transcrição
Como você já aprendeu, as RNA polimerases dependentes de DNA são responsáveis pela transcrição. A transcrição é a produção de um RNA usando o DNA como um modelo.
Isso funciona pela ligação da DNA polimerase a um ponto de partida (promotor) no DNA. Em eucariotos, no entanto, requer proteínas auxiliares, os chamados fatores de transcrição , para isso . Somente quando uma unidade desses fatores de transcrição “cola” ao promotor, a RNA polimerase pode se ligar a ele e iniciar a transcrição.
Além disso, outros fatores de transcrição podem influenciar a atividade da RNA polimerase durante a transcrição. Isso funciona ligando as proteínas a locais específicos no DNA (intensificadores e silenciadores) e, assim, retardando ou acelerando a transcrição.
Para entender o processo exato de transcrição , nosso vídeo é a coisa certa para você!
Comparação de RNA polimerase e DNA polimerase
Além da RNA polimerase, existe também o que é conhecido como DNA polimerase. Garante a produção de uma molécula de DNA .
As DNA polimerases desempenham um papel central na replicação do DNA , permitindo que a informação genética seja transmitida durante o crescimento e reprodução celular. Também na biotecnologia, como na chamada reação em cadeia da polimerase (PCR) , seções de DNA podem ser duplicadas com sua ajuda.
A DNA polimerase e a RNA polimerase têm a mesma direção de síntese (de 5′ para 3′). No entanto, ao contrário das RNA polimerases, as DNA polimerases requerem um iniciador (= primer ), caso contrário a síntese não é possível.