Forskellen mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3

Den vigtigste forskel mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3 er, at RNA-polymerase 1 (Pol 1) transskriberer rRNA-gener, mens RNA-polymerase 2 (Pol 2) hovedsageligt transskriberer mRNA-gener, mens RNA-polymerase 3 (Pol 3) hovedsageligt transskriberer tRNA-gener.

RNA-polymerase er det enzym, der er involveret i transkriptionen af gener til RNA-molekyler under det første trin i proteinsyntesen. I mellemtiden har eukaryoter tre typer RNA-polymeraser, der er klassificeret som RNA-polymerase 1, 2 og 3 baseret på den type RNA, de polymeriserer.

Nøgleområder

1. Hvad er RNA-polymerase 1
– Definition, underenheder, transkription
2. Hvad er RNA-polymerase 2
– Definition, underenheder, transkription
3. Hvad er RNA-polymerase 3
– Definition, underenheder, transkription
4. Hvilke ligheder er der mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3
– oversigt over fælles træk
5. Hvad er forskellen mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3
– Sammenligning af de vigtigste forskelle

Nøglebegreber

RNA-polymerase 1, RNA-polymerase 2, RNA-polymerase 3, underenheder, Typer af RNA

Hvad er RNA-polymerase 1

RNA-polymerase 1 (Pol 1) er en type eukaryotisk RNA-polymerase, der er ansvarlig for syntesen af pre-rRNA, som er 45S. Modningen af 45S-rRNA producerer 28S-, 18S- og 5,8S-rRNA’er. 28S og 5,8S er rRNA-komponenten i den store underenhed, mens 18S udgør den lille underenhed af det eukaryote ribosom. RNA-polymerase 1 er ansvarlig for produktionen af 50 % af cellens samlede RNA.

Figur 1: Dannelse af ribosom fra rRNA

RNA-polymerase 1 er et 590 kDa enzym, som indeholder 14 proteinunderenheder. 10 underenheder ud af dem er involveret i dannelsen af kernen: Rpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10, Rpb12, A190, A135, AC40, AC19 og A12.2. De fem underenhederRpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10 og Rpb12 forekommer også i RNA-polymerase 2 og 3.

Hvad er RNA-polymerase 2

RNA-polymerase 2 (Pol 2) er den vigtigste type RNA-polymerase, der er involveret i transkriptionen i eukaryoter. Den transskriberer hovedsageligt de proteinkodende gener til mRNA. Udover det transskriberer RNA-polymerase 2 også miRNA-, snRNA- og snoRNA-gener.

Figur 2: RNA-polymerase 2’s rolle

RNA-polymerase 2 er et 550 kDa enzym med 12 proteinunderenheder. Den største underenhed af RNA-polymerase II består af et C-terminalt domæne (CTD), hvis fosforylering er afgørende for transkriptionen og RNA-processeringen.

Hvad er RNA-polymerase 3

RNA-polymerase 3 er den type eukaryote RNA-polymerase, der hovedsageligt transskriberer tRNA-gener. Den transskriberer også 5S rRNA-gener og U6-spliceosomale RNA-gener. De gener, der transskriberes af RNA-polymerase 3, er husholdningsgener, hvis funktion er afgørende for en levende celle. Derfor er ekspressionen af RNA-polymerase 3 nøje reguleret under cellevækst. Transkriptionen af tRNA-gener og 5S rRNA-gener initieres af separate transkriptionsfaktorer.

Figur 3: tRNA-struktur

Ligheder mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3

• RNA-polymerase 1, 2 og 3 er tre typer af eukaryote RNA-polymeraser.
• De er involveret i transkriptionen af gener til forskellige typer RNA.
• Alle tre RNA-polymeraser består af andre fælles underenheder end α-lignende underenheder. Desuden indeholder hver RNA-polymerase tre-syv unikke mindre underenheder.
• Den vigtigste funktion for dem er at tilføje komplementære RNA-nukleotider til en DNA-streng. Derfor er alle tre RNA-polymeraser DNA-afhængige RNA-polymeraser.
• De kræver ikke en primer til initiering af polymeriseringen.
• De tilføjer RNA-nukleotider i 5′- til 3′-retningen og forbinder dem gennem dannelse af fosfodiesterbindinger.
• Energien til polymeriseringen kommer fra hydrolysen af fosfoanhydridbindingen mellem alfa og beta af det indkommende nukleotid.

Forskellen mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3

Definition

RNA-polymerase 1 henviser til den RNA-polymerase, der kun transskriberer ribosomalt RNA (men ikke 5S rRNA), en type RNA, der udgør over 50 % af det samlede RNA, der syntetiseres i en celle. RNA-polymerase 2 henviser til det centrale enzym, der katalyserer den DNA-ledede mRNA-syntese under transkriptionen af proteinkodende gener, mens RNA-polymerase 3 henviser til den RNA-polymerase, der transskriberer små utranslaterede RNA’er, såsom tRNA’er.

Typer af transskriberet RNA

RNA-polymerase 1 transskriberer rRNA-gener, mens RNA-polymerase 2 transskriberer mRNA-, miRNA-, snRNA- og snoRNA-gener. RNA-polymerase 3 transskriberer tRNA- og 5S rRNA-gener. Dette er den vigtigste forskel mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3.

Lokalisering i kernen

RNA-polymerase 1 befinder sig i nucleolus, mens RNA-polymerase 2 og 3 befinder sig i nucleoplasmaet.

Gener

RNA-polymerase 1 transskriberer pre-rRNA i ~200 kopier, mens RNA-polymerase 2 transskriberer ~25.000 gener, og RNA-polymerase 3 transskriberer 30-50 gener med et varierende antal kopier.

Alpha-lignende underenhed

RNA-polymerase I og III indeholder de samme to ikke-identiske α-lignende underenheder, hvorimod polymerase II har to kopier af en anden α-lignende underenhed.

Hæmning med alfa-amanitin

RNA-polymerase 1 er ufølsom over for α-amanitin; RNA-polymerase 2 er følsom over for 1 μg/mL α-amanitin, og RNA-polymerase 3 er følsom over for 10 μg/mL α-amanitin.

Slutning

RNA-polymerase 1 transskriberer rRNA-gener, mens RNA-polymerase 2 transskriberer mRNA-gener, og RNA-polymerase 3 transskriberer tRNA-gener. Desuden forekommer RNA-polymerase 1 i nukleolus, mens RNA-polymerase 2 og 3 forekommer i nukleoplasmaet i kernen. Den væsentligste forskel mellem RNA-polymerase 1, 2 og 3 er den type gener, der transskriberer generne, og deres placering i kernen.

Reference:

1. Tafur, Lucas et al. “Molecular Structures of Transcribing RNA Polymerase I”. Molekylær celle 64.6 (2016): 1135-1143. PMC. Web. 10. juli 2018, tilgængelig her
2. Hahn, Steven. “Structure and Mechanism of the RNA Polymerase II Transcription Machinery.” Natur strukturel & molekylærbiologi 11.5 (2004): 394-403. PMC. Web. 10. juli 2018, tilgængelig her
3. Khatter, Heena. RNA Polymerase I og III: Similar Yet Unique. vol. 47, ELSEVIER, Available Here

Image Courtesy:

1. “Ribosomal rRNA subunits” (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. “DNA transcription” Af omarbejdet og vektoriseret af mig selv – National Human Genome Research Institute, (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. “The tRNA cloverleaf general” Af Yikrazuul – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia