作用机制有什么?

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在人类细胞中,RNA聚合酶(RNAP)是调控基因表达的关键因子,它通过合成RNA的前体进行转录,将遗传信息从DNA传递到RNA。这个过程中包括许多不同的酶和复合物,其中最为关键的是3个核心酶:RNA聚合酶II (RNAP II)、RNA聚合酶III(RNAP III) 和 RNA 聚合酶IV (RNAP IV);这些酶的亚基组成、调控机制以及所参与的代谢过程都有很大的不同[1-7]。

1. 启动子识别及结合: 所有的RNA聚合酶都能识别启动子部位,与DNA结合并激活蛋白激酶,使核糖体蛋白S6激酶(RPK)活化,进而将信号传递给转录因子eIF4E,最终启动基因的表达。

2. 模板分解: 当含有启动子的 DNA 链被解螺旋后,5'端的引物被水解,作为mRNA前体的单链RNA分子形成。这个过程由RNAP和辅助RNA (ARS) 共同参与完成 [8]。

3. 转录延伸: 在转录起始点之后,每个循环中加入一个寡核苷酸片段,经过NTP供体酶的作用形成磷酸二酯键连接一个个寡核苷酸片段,由此向前推进,每前进一单元长度,转录需要三个单位的 ATP。当新合成的 RNA 达到一定长度时,转录结束。

4. 转录后加工: 新合成的 mRNA 从 5’端卷曲形成发卡结构,然后在细胞核内被转运到细胞质中。在细胞质中,一些 mRNA 的 5’末端的磷酸化合物会被裂解,从而释放出多聚腺苷酸化的 mRNA 分子。还有一些具有多聚A序列的mRNA可以通过一种依赖ATP的转运体,从细胞核中被转运至细胞质,这个过程称为mRNA的外部释放。最终形成的成熟的mRNP由核酶作用于5’末端的多聚A序列而释放。

目前,关于小核糖核酸聚合酶的研究较为深入,对其作用机制的了解也比较清楚。而对于大核糖核酸聚合酶的作用机制研究得尚不充分,有待进一步探讨。

[1] J.D.Keene, N.I.Furman. The molecular machinery of transcription. Cell. 2002. 109(5): 531-542.

[2] S. Tachiwana, D. M. Klenerman. Posttranscriptional regulation by noncoding RNAs. Science. 2010. 327(5968): 1338–1341.

[3] F.J. de Luna. New insights into the regulatory mechanisms applied by riboswitch sequences in gene expression. Biochem Soc Trans. 2010. 38(6): 1329–1337.

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[5] W. Wang, C. Lu. Genome-Wide Analysis of Human Gene Expression with Microarray Data. In Silico Biology. 2010. 10: 6.

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