L'acido ribonucleico, o RNA, svolge diversi ruoli vitali nella vita di una cellula. Agisce come un messaggero, trasmettendo il codice genetico dall'acido desossiribonucleico, o DNA, al meccanismo di sintesi proteica della cellula. L'RNA ribosomiale si unisce alle proteine per formare i ribosomi, le fabbriche di proteine delle cellule. Trasferire RNA trasporta aminoacidi in fili proteici in crescita mentre i ribosomi traducono l'RNA messaggero. Altre forme di RNA aiutano a controllare l'attività cellulare. L'enzima RNA polimerasi, o RNAP, che ha diverse forme, è responsabile dell'estensione della catena di RNA durante la trascrizione del DNA.
Struttura della polimerasi dell'RNA
Nelle cellule eucariotiche - cioè cellule con nuclei organizzati - i diversi tipi di RNAP sono etichettati da I a V. Ciascuno ha una struttura leggermente diversa e ciascuno crea un diverso set di RNA. Ad esempio, RNAP II è responsabile della creazione di RNA messaggero o mRNA. Le cellule procariotiche (che non hanno nuclei organizzati) hanno un tipo di RNAP. L'enzima consiste in diverse subunità proteiche che svolgono varie funzioni durante la trascrizione. Un sito attivo contenente un atomo di magnesio è la posizione all'interno dell'enzima a cui si allunga l'RNA. Il sito attivo aggiunge gruppi di fosfato di zucchero al filamento di RNA in crescita e allega basi di nucleotidi secondo le regole di accoppiamento di base.
Accoppiamento di base
Il DNA è una molecola lunga con una spina dorsale composta da alternanza unità di zucchero e fosfato. Una delle quattro basi nucleotidiche - molecole a singolo o doppio anello contenenti azoto - dipende da ogni unità di zucchero. Le quattro basi del DNA sono etichettate A, T, C e G. La sequenza di coppie di basi lungo la molecola di DNA detta la sequenza di amminoacidi nelle proteine sintetizzate dalla cellula. Il DNA di solito esiste come una doppia elica in cui le basi di due filamenti si legano l'una all'altra secondo le regole di parsing base: le basi A e T formano un gruppo di coppie, mentre C e G formano l'altro insieme. L'RNA è una molecola correlata a filamento singolo che osserva le stesse regole di associazione di basi durante la trascrizione del DNA, eccetto per la sostituzione della base U per T nell'RNA.
Inizio trascrizione
Inizio della proteina i fattori devono formare un complesso con una molecola di RNA polimerasi prima che possa iniziare la trascrizione. Questi fattori consentono all'enzima di legarsi alle regioni del promotore - punti di attacco per diverse unità di trascrizione - su un filamento di DNA. Le unità di trascrizione sono sequenze di uno o più geni, che sono le porzioni che specificano le proteine di un filamento di DNA. Il complesso della RNA polimerasi crea una bolla di trascrizione decomprimendo una porzione della doppia elica del DNA all'inizio dell'unità di trascrizione. Il complesso enzimatico inizia quindi ad assemblare l'RNA leggendo il filamento della dima del DNA una base alla volta.
Allungamento e terminazione
Il complesso della RNA polimerasi potrebbe fare molte false partenze prima che inizi l'allungamento. In una falsa partenza, l'enzima trascrive circa 10 basi e quindi interrompe il processo e si riavvia. L'allungamento può iniziare solo quando il RNAP rilascia i fattori proteici iniziali che lo ancorano alla regione del promotore del DNA. Una volta che l'allungamento è in corso, l'enzima arresta i fattori di allungamento per aiutare a spostare la bolla di trascrizione lungo il filamento del DNA. La molecola RNAP in movimento allunga il nuovo filamento di RNA aggiungendo unità di zucchero fosfato e basi di nucleotidi che completano le basi sul modello di DNA. Se l'RNAP scopre una base mispair, può fendere e risintendere il segmento RNA errante. La trascrizione termina quando l'enzima legge una sequenza di stop sul modello di DNA. Al termine, l'enzima RNAP rilascia il trascritto dell'RNA, i fattori proteici e il modello del DNA.
