RNA-Polymerasen
Die RNA-Polymerase (RNAP) ist das Enzym, das die Transkription durchführt. 2006 erhielt Roger D. Kornberg den Nobelpreis für Chemie für die Erstellung detaillierter molekularer Bilder der RNA-Polymerase während der verschiedenen Phasen des Transkriptionsprozesses.
Mit Hilfe einiger anderer Moleküle macht es Boten-RNA aus einem DNA-Strang. Das ist seine Hauptfunktion, aber es tut noch verschiedene andere Dinge. Zu den Produkten von RNAP gehören:
RNA-Polymerase (RNAP) in Aktion. Sie baut aus einer DNA-Helix ein Boten-RNA-Molekül auf. Ein Teil des Enzyms wurde transparent gemacht, so dass die RNA und die DNA sichtbar sind. Das Magnesiumion (gelb) befindet sich am aktiven Zentrum des Enzyms.
In Eukaryonten
Eukaryonten haben verschiedene RNAPs in ihren Kernen, die jeweils einen RNA-Typ synthetisieren. Alle sind ähnlich und miteinander und mit bakteriellen RNAP verwandt:
- Die RNA-Polymerase I synthetisiert eine prä-rRNA, die die Haupt-RNA-Abschnitte des Ribosoms bilden wird.
- Die RNA-Polymerase II synthetisiert Vorläufer der mRNAs und der meisten snRNAs und microRNAs. Dies ist der am meisten untersuchte Typ. Er benötigt eine Reihe von Transkriptionsfaktoren, um ihn an Promotoren zu binden.
- Die RNA-Polymerase III synthetisiert tRNAs, rRNA 5S und andere kleine RNAs, die im Kern und im Zytosol gefunden werden.
- Die RNA-Polymerase IV synthetisiert siRNA in Pflanzen.
- Die RNA-Polymerase V synthetisiert RNAs, die an der siRNA-gesteuerten Heterochromatinbildung in Pflanzen beteiligt sind.
Eukaryotische Chloroplasten haben einen RNAP, der dem bakteriellen RNAP sehr ähnlich ist ("plastid-encoded polymerase"). Eukaryotische Chloroplasten haben auch eine zweite, nicht verwandte RNAP.
Eukaryotische Mitochondrien enthalten ein nicht verwandtes RNAP (Mitglied der Proteinfamilie "single-subunit RNAP").
Die Röntgenkristallographie von DNA- und RNA-Polymerasen zeigt, dass sie, abgesehen davon, dass sie ein Mg2+-Ion an der katalytischen Stelle haben, praktisch nicht miteinander verwandt sind. Die beiden Enzymklassen sind also in der frühen Evolution der Zellen zweimal unabhängig voneinander entstanden. Eine Linie führte zu den modernen DNA-Polymerasen und reversen Transkriptasen. Die andere Linie führte zu allen modernen zellulären RNA-Polymerasen.
Struktur der eukaryotischen RNA-Polymerase II (hellblau) im Komplex mit α-Amanitin (rot), einem starken Gift, das in Todeskappenpilzen gefunden wird und auf dieses lebenswichtige Enzym abzielt
