Unterschied zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3

Der Hauptunterschied zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3 besteht darin, dass die RNA-Polymerase 1 (Pol 1) rRNA-Gene umschreibt und die RNA-Polymerase 2 (Pol 2) hauptsächlich mRNA-Gene umschreibt, während die RNA-Polymerase 3 (Pol 3) hauptsächlich tRNA-Gene umschreibt.

Die RNA-Polymerase ist das Enzym, das an der Transkription von Genen in RNA-Moleküle im ersten Schritt der Proteinsynthese beteiligt ist. Bei Eukaryoten gibt es drei Arten von RNA-Polymerasen, die je nach Art der RNA, die sie polymerisieren, als RNA-Polymerase 1, 2 und 3 klassifiziert werden.

Behandelte Themen

1. Was ist RNA-Polymerase 1
– Definition, Untereinheiten, Transkription
2. Was ist RNA-Polymerase 2
– Definition, Untereinheiten, Transkription
3. Was ist RNA-Polymerase 3
– Definition, Untereinheiten, Transkription
4. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3
– Überblick über die gemeinsamen Merkmale
5. Was ist der Unterschied zwischen RNA Polymerase 1, 2 und 3
– Vergleich der Hauptunterschiede

Schlüsselbegriffe

RNA Polymerase 1, RNA Polymerase 2, RNA Polymerase 3, Untereinheiten, RNA-Typen

Was ist RNA-Polymerase 1

Die RNA-Polymerase 1 (Pol 1) ist ein Typ der eukaryotischen RNA-Polymerase, der für die Synthese der prä-rRNA, der 45S, verantwortlich ist. Bei der Reifung der 45S-rRNA entstehen 28S-, 18S- und 5,8S-rRNAs. 28S und 5,8S sind die rRNA-Komponenten der großen Untereinheit, während 18S die kleine Untereinheit des eukaryotischen Ribosoms bildet. Die RNA-Polymerase 1 ist für die Produktion von 50% der gesamten RNA der Zelle verantwortlich.

Abbildung 1: Bildung des Ribosoms aus rRNA

Die RNA-Polymerase 1 ist ein 590 kDa Enzym, das 14 Proteinuntereinheiten enthält. Von ihnen sind 10 Untereinheiten an der Bildung des Kerns beteiligt: Rpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10, Rpb12, A190, A135, AC40, AC19 und A12.2. Die fünf UntereinheitenRpb5, Rpb6, Rpb8, Rpb10 und Rpb12 kommen auch in der RNA-Polymerase 2 und 3 vor.

Was ist die RNA-Polymerase 2

Die RNA-Polymerase 2 (Pol 2) ist der Haupttyp der RNA-Polymerase, die an der Transkription in Eukaryoten beteiligt ist. Sie transkribiert hauptsächlich die proteinkodierenden Gene in mRNA. Darüber hinaus transkribiert die RNA-Polymerase 2 auch miRNA-, snRNA- und snoRNA-Gene.

Abbildung 2: Rolle der RNA-Polymerase 2

Die RNA-Polymerase 2 ist ein 550 kDa großes Enzym mit 12 Protein-Untereinheiten. Die größte Untereinheit der RNA-Polymerase II besteht aus einer C-terminalen Domäne (CTD), deren Phosphorylierung für die Transkription und RNA-Verarbeitung unerlässlich ist.

Was ist die RNA-Polymerase 3

Die RNA-Polymerase 3 ist der Typ der eukaryotischen RNA-Polymerase, der hauptsächlich tRNA-Gene transkribiert. Sie transkribiert auch 5S rRNA-Gene und U6 spleißosomale RNA-Gene. Bei den Genen, die von der RNA-Polymerase 3 transkribiert werden, handelt es sich um Housekeeping-Gene, deren Funktion für eine lebende Zelle wesentlich ist. Daher wird die Expression der RNA-Polymerase 3 während des Zellwachstums streng reguliert. Die Transkription der tRNA-Gene und der 5S rRNA-Gene wird von separaten Transkriptionsfaktoren initiiert.

Abbildung 3: tRNA-Struktur

Ähnlichkeiten zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3

• RNA-Polymerase 1, 2 und 3 sind drei Typen von eukaryotischen RNA-Polymerasen.
• Sie sind an der Transkription von Genen in verschiedene RNA-Typen beteiligt.
• Alle drei RNA-Polymerasen bestehen aus gemeinsamen Untereinheiten mit Ausnahme der α-artigen Untereinheiten. Darüber hinaus enthält jede RNA-Polymerase drei bis sieben einzigartige kleinere Untereinheiten.
• Ihre Hauptfunktion besteht darin, komplementäre RNA-Nukleotide an einen DNA-Strang anzuhängen. Daher sind alle drei RNA-Polymerasen DNA-abhängige RNA-Polymerasen.
• Sie benötigen keinen Primer für die Initiierung der Polymerisation.
• Sie fügen RNA-Nukleotide in 5′- zu 3′-Richtung hinzu und verknüpfen sie durch die Bildung von Phosphodiesterbindungen.
• Die Energie für die Polymerisation stammt aus der Hydrolyse der Phosphoanhydridbindung zwischen alfa und beta des ankommenden Nukleotids.

Unterscheidung zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3

Definition

RNA-Polymerase 1 bezieht sich auf die RNA-Polymerase, die nur ribosomale RNA (aber nicht 5S rRNA) transkribiert, eine Art von RNA, die über 50 % der gesamten in einer Zelle synthetisierten RNA ausmacht. RNA-Polymerase 2 bezieht sich auf das zentrale Enzym, das die DNA-gesteuerte mRNA-Synthese während der Transkription von proteinkodierenden Genen katalysiert, während sich RNA-Polymerase 3 auf die RNA-Polymerase bezieht, die kleine nicht-translatierte RNAs wie tRNAs transkribiert.

Typen der transkribierten RNA

Die RNA-Polymerase 1 transkribiert rRNA-Gene, während die RNA-Polymerase 2 mRNA-, miRNA-, snRNA- und snoRNA-Gene transkribiert. RNA-Polymerase 3 transkribiert tRNA- und 5S-rRNA-Gene. Dies ist der Hauptunterschied zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3.

Ort im Zellkern

RNA-Polymerase 1 befindet sich im Nukleolus, während RNA-Polymerase 2 und 3 im Nukleoplasma angesiedelt sind.

Gene

RNA-Polymerase 1 transkribiert prä-rRNA mit ~200 Kopien, während RNA-Polymerase 2 ~25.000 Gene transkribiert und RNA-Polymerase 3 30-50 Gene mit variablen Kopienzahlen transkribiert.

Alpha-ähnliche Untereinheit

RNA-Polymerase I und III enthalten die gleichen zwei nicht identischen α-ähnlichen Untereinheiten, während Polymerase II zwei Kopien einer anderen α-ähnlichen Untereinheit besitzt.

Hemmung mit Alpha-Amanitin

RNA-Polymerase 1 ist unempfindlich gegenüber α-Amanitin; RNA-Polymerase 2 ist empfindlich gegenüber 1 μg/mL α-Amanitin, und RNA-Polymerase 3 ist empfindlich gegenüber 10 μg/mL α-Amanitin.

Schlussfolgerung

Die RNA-Polymerase 1 transkribiert rRNA-Gene, die RNA-Polymerase 2 transkribiert mRNA-Gene und die RNA-Polymerase 3 transkribiert tRNA-Gene. Außerdem kommt die RNA-Polymerase 1 im Nukleolus vor, während die RNA-Polymerase 2 und 3 im Nukleoplasma des Zellkerns vorkommen. Der Hauptunterschied zwischen RNA-Polymerase 1, 2 und 3 besteht in der Art der transkribierenden Gene und ihrer Lage im Zellkern.

Referenz:

1. Tafur, Lucas et al. „Molecular Structures of Transcribing RNA Polymerase I.“ Molecular Cell 64.6 (2016): 1135-1143. PMC. Web. 10 July 2018, Available Here
2. Hahn, Steven. „Structure and Mechanism of the RNA Polymerase II Transcription Machinery.“ Nature structural & molecular biology 11.5 (2004): 394-403. PMC. Web. 10 July 2018, Available Here
3. Khatter, Heena. RNA Polymerase I and 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“ By reworked and vectorized by myself – National Human Genome Research Institute, (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. „The tRNA cloverleaf general“ By Yikrazuul – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia