Τι είναι η RNA πολυμεράση Ι;

Η πολυμεράση Ι του ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) είναι ένα ένζυμο που βρίσκεται στα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα και μεταγράφει ριβοσωμικό RNA (rRNA). Η RNA πολυμεράση Ι βρίσκεται σε όλους τους οργανισμούς εκτός από βακτήρια και ιούς, που δεν έχουν πυρήνες. Αυτό το ένζυμο είναι ένα μακρομόριο που αποτελείται από πολλές αλυσίδες αμινοξέων και περιλαμβάνει πολλά συστατικά, συμπεριλαμβανομένης μιας περιοχής που είναι υπεύθυνη για τη τήξη των κλώνων DNA και ένα άλλο που επιτρέπει την είσοδο του RNA στους διαχωρισμένους κλώνους. Η διαδικασία μεταγραφής περιλαμβάνει αντιστοίχιση νουκλεοτιδίων σε ένα μόνο κλώνο DNA με αντίστοιχα νουκλεοτίδια RNA. Αυτό το ένζυμο μεταγράφει μόνο από πρότυπα γονιδίων DNA που κωδικοποιούν το rRNA και μεταγράφεται σε μια διαδικασία τριών σταδίων που περιλαμβάνει έναρξη, επιμήκυνση της αλυσίδας RNA και τερματισμό της διαδικασίας.

Όταν συμβαίνει μεταγραφή, ένα μόριο γνωστό ως παράγοντας επιλεκτικότητας 1 μπορεί να συνδεθεί σε μια περιοχή του DNA, γνωστή ως προαγωγέας, ακριβώς πριν από το γονίδιο RNA. Αυτή η δράση δημιουργεί ένα σύμπλεγμα στο οποίο συνδέεται εύκολα η RNA πολυμεράση Ι, που είναι ένας τρόπος ενθάρρυνσης της μεταγραφής rRNA. Οι υδρόφοβες περιοχές του ενζύμου προσκολλώνται στη συνέχεια σε υδρόφοβα νουκλεοτίδια στο DNA, το οποίο διαχωρίζει τα δύο σκέλη του DNA το ένα από το άλλο και ανοίγει την περιοχή του γονιδίου έτσι ώστε να μπορεί να μεταγραφεί. Η ενεργή θέση της RNA πολυμεράσης Ι επιτρέπει στη συνέχεια τα μόρια που ονομάζονται ριβονουκλεοσιδικά τριποσφατικά να διαχέονται στην ανοιχτή περιοχή και να συνδέονται με συμπληρωματικά νουκλεοτίδια στο DNA μέχρι το ένζυμο να φτάσει στη θέση τερματισμού του, μια κάμψη στο DNA που συνδέεται με τον παράγοντα μεταγραφής του θυρεοειδούς-1 ( Πρωτεΐνη TTF-1). Αυτό σχηματίζει μια αλυσίδα RNA που συνδέεται προσωρινά με το DNA, το οποίο αποκολλάται μετά την ολοκλήρωση, επιτρέποντας στα ριβοσώματα να μεταφράσουν το RNA σε πρωτεΐνες.

Η RNA πολυμεράση Ι είναι το μόνο ένζυμο που μπορεί να μεταγράψει rRNA και το rRNA αντιπροσωπεύει περίπου το ήμισυ του RNA σε ένα κύτταρο, επομένως είναι ένα σημαντικό ένζυμο που εμπλέκεται στη διαδικασία της κυτταρικής ανάπτυξης. Ο ρυθμός ανάπτυξης των κυττάρων περιορίζεται από το πόσο γρήγορα μπορούν να συντεθούν οι πρωτεΐνες, κάτι που εξαρτάται από το πόσο γρήγορα συντίθενται τα ριβοσώματα και πόσο γρήγορα η RNA πολυμεράση Ι μεταγράφει το rRNA. Το ένζυμο μπορεί επομένως να ρυθμίσει τον ρυθμό μεταγραφής του μέσω ενός άγνωστου μηχανισμού καθώς και με την απόκριση στο κύτταρο, μειώνοντας τον αριθμό των διαθέσιμων γονιδίων rRNA προς μεταγραφή. Τα εκατοντάδες διαθέσιμα γονίδια rRNA απενεργοποιούνται καθώς τα κύτταρα διαφοροποιούνται περισσότερο σε έναν οργανισμό, επειδή δεν χρειάζεται να αναπτυχθούν τόσο γρήγορα και ως εκ τούτου δεν χρειάζονται τόσο υψηλό ρυθμό μεταγραφής rRNA όσο τα αδιαφοροποίητα κύτταρα.