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RNA聚合酶的基本介绍

2022.11.14

  RNA聚合酶(RNA polymerase):以一条DNA链或RNA为模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶。

  催化转录的RNA聚合酶是一种由多个蛋白亚基组成的复合酶。如大肠杆菌的 RNA聚合酶有五个亚基组成,其分子量为480000,含有α,β,β’,σ,ω等5种不同的多肽,其中α为两个分子,所以全酶(holoenzyme)的组成是α2ββ’σω。σ亚基与RNA聚合酶的四聚体核心(α2ββ’)的形成有关;β亚基与起始和催化聚合反应有关;β’亚基含有与DNA模板的结合位点;而σ因子只与RNA转录的起始有关,与链的延伸没有关系,一旦转录开始,σ因子就被释放,而链的延伸则由四聚体核心酶(core enzyme)催化。所以,σ因子的作用就是识别转录的起始位置,并使RNA聚合酶结合在启动子部位;ω亚基作用暂不明确。

  细菌的RNA聚合酶,像DNA聚合酶一样,具有很复杂的结构。其活性形式(全酶)为15S,由5种不同的多肽链构成,按分子量大小排列分别为β'(155000),β(151000),σ(70000),α(36500)和ω(11000)。每分子RNA聚合酶除有两个α亚基外,其余亚基均只有一个,故全酶为β'βα2σω(450000)

  如果全酶为球状,则可计算其直径约为100A,即约为双链DNA的30bp节段的长度。然而全酶可结合约60个核苷酸,提示其形状应为椭圆球形。

  σ亚基和其他肽链的结合不很牢固。当σ亚基脱离全酶后,剩下的β'βα2ω称为核心酶。核心酶本身就能催化核苷酸间磷酸二酯键的形成,不论有无σ存在的利福平(rifampicin)和利福霉素(rifamycin)能结合在β亚基上而对此酶发生强烈的抑制作用。它抑制RNA合成的起始而不抑制其延长。β亚基的基因rpoB的突变可使细菌对利福平有抗性。而另一种抗生素链霉溶菌素(streptolydigin)能抑制RNA链的延长,rpoB的突变却可使细胞对链霉溶菌素亦发生抗性。总的看来β亚基似乎是酶和核苷酸底物结合的部位。肝素能与DNA竞争与RNA聚合酶相结合。肝素是一种多价阴子,能和β'亚基结合,从而在体外抑制转录作用。可见β'亚基的碱性较强,适于与模板DNA相结合。α亚基的功能现尚未知。然而,当噬菌体T4感染E.coli时,其α亚基即在精氨酸上被ADP-核糖化。这种修饰作用使该RNA聚合酶全酶对其原先识别的启动子的亲和力减弱。所以有人认为,α亚基的功能可能是识别其相应的启动子。?

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