Nature兩篇文章聚焦RNA聚合酶

Nature兩篇文章聚焦RNA聚合酶

來源：生物通 2007-07-16 08:40

    RNA聚合酶(RNA  polymerase，RNAP)，相信只要是稍微接觸過分子生物學的人就不會對這個名詞陌生，它的定義是：以一條DNA鏈或RNA為模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶。  

    雖然對於真核與原核生物的RNAP，科學家們了解的比較深入，但是仍然存在一些未解之謎，在本期的Nature上，來自美國阿拉巴馬州大學生物化學與分子遺傳學系，威斯康辛州大學生物分子化學系的研究人員發表兩篇互補的文章，公布了他們在細菌RNA聚合酶的結構和功能方面的研究成果。

    催化轉錄的RNA聚合酶(RNA  polymerase，RNAP)是一種由多個蛋白亞基組成的複合酶，如大腸桿菌的RNA聚合酶有五個亞基組成，其分子量為480000，含有α，β，β』，δ等4種不同的多肽，其中α為兩個分子，所以全酶（holoenzyme）的組成是α2ββ』δ。α亞基與RNA聚合酶的四聚體核心（α2ββ』）的形成有關；β亞基含有核苷三磷酸的結合位點；β』亞基含有與DNA模板的結合位點；而Sigma因子只與RNA轉錄的起始有關，與鏈的延伸沒有關係，一旦轉錄開始，δ因子就被釋放，而鏈的延伸則由四聚體核心酶（core  enzyme）催化。所以δ因子的作用就是識別轉錄的起始位置，並使RNA聚合酶結合在啟動子部位。 

     細菌的RNA聚合酶，像DNA聚合酶一樣，具有很複雜的結構。其活性形式(全酶)為15S，由5種不同的多肽鏈構成，按分子量大小排列分別為β'(155000)，β(151000)，σ(7000)，α(36500)和ω(11000)。每分子RNA聚合酶除有兩個α亞基外，其餘亞基均只有一個，故全酶為β'βα2σω(450000）。

   RNA聚合酶在DNA要將它的遺傳信息表達出去，成為真正具有功能效應的單位——蛋白的時候，需要中間體RNA的幫助，而要實現這個過程就不能缺少這個重要的酶。Steven  Block和他的同事利用一種比之前光阱（optical  trap）更穩定的裝置發現在大腸桿菌轉錄的過程中，這個酶每隔大約1000個鹼基就會出現一個錯誤，但是RNAP也有良好的自我糾正機制，能及時發現和糾正這些錯誤。

    在第一篇文章中，研究人員將這種酶與DNA模板和RNA產物結合在一起，以對轉錄伸長複合物進行仔細觀測。該結構顯示了DNA到RNA的轉錄過程的詳細情況，這個轉錄過程對於所有活細胞都是至關重要的。在第二篇論文中，RNA聚合酶伸長複合物是與各種不同的基質類比物和一種抗生素結合在一起的，顯示了基質加載和抗生素抑制的機制。對人類和細菌  

    RNA聚合酶的結構進行對比，將有助於進行藥物設計：RNA聚合酶是包括利福黴素（rifamycin）及其衍生物在內的抗生素的一個作用目標。  

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