Katalytická funkce DNA dependentních RNA polymeráz

Abstract

DNA dependentní RNA polymeráza je vysoce organizovaný proteinový komplex, který je zodpovědný za genovou expresi a její regulaci. Vícepodjednotková RNA polymeráza se svými několika katalytickými aktivitami je zodpovědná za transkripci genů do RNA kopií u všech buněčných organismů. Při transkripci podstupuje RNA polymeráza značné konformační změny v závislosti na podmínkách v konkrétní buňce. RNA polymeráza ve stavu označovaném jako elongační komplex prochází opakovanými cykly přidání nukleotidu k rostoucímu řetězci RNA. Aktivní centrum RNA polymerázy obsahuje dva hořečnaté ionty, které koordinují reaktivní skupiny substrátů. Dále aktivní centrum obsahuje strukturní prvky, jež se účastní vazby substrátu, správné orientace substrátu vůči templátovému vláknu a translokace RNA polymerázy. Nejdůležitější z těchto pohyblivých strukturních prvků jsou mostový helix a spouštěcí smyčka, jejichž konformační změny cyklus přidání nukleotidu doprovázejí. Pokroky v strukturní a biochemické charakterizaci RNA polymerázy otevírají nové možnosti v porozumění transkripčního mechanismu, jeho přesnosti a kontroly.

DNA-dependent RNA polymerase is a highly organised protein complex that is responsible for gene expression and its regulation. Multisubunit RNA polymerase with its several catalytic activities is responsible for transcription of genes to RNA copies in all cellular organisms. During transcription RNA polymerase undergoes substantial conformational changes depending on the conditions in a particular cell. RNA polymerase in a state designated as an elongation complex passes through repetitive cycles of adding a nucleotide to the growing RNA chain. The active center contains two magnesium ions which coordinate the reactive groups of substrates. Furthermore, the active center contains structural elements that participate in binding of substrate, propper orientation of substrate towards the template strand and translocation of the RNA polymerase. The most important of these mobile structural elements are the bridge helix and the trigger loop whose conformational changes accompanies nucleotide addition cycle. Advances in the structural and biochemical characterization of RNA polymerase open new possibilities in the understanding of the transcription mechanism, its fidelity and control.